ŽELEZARSKI ZBORNI K VSEBINA Stran Rekar Ciril — ZP Slovenske železarne NAJNOVEJŠI RAZVOJ ŽELEZARSTVA MOŽNOSTI ZA SLOVENSKE ŽELEZARNE .... 161 Dobovišek Bogomir — FNT Ljubljana NEKAJ MISLI OB SEDANJEM NAČINU OCENJEVANJA REAKTIVNOSTI TRDNIH REDU-CENTOV................183 Kuzman Karel — Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani T. R a z i n g e r, Železarna Jesenice OCENA SPOSOBNOSTI DOMAČIH JEKEL ZA MASIVNO PREOBLIKOVANJE V HLADNEM . 180 Prešeren Vasilij, Metalurški inštitut Ljubljana J. Segel, Železarna Ravne ŠTUDIJ MOŽNOSTI UVAJANJA PROCESNIH RAČUNALNIKOV NA ELEKTROOBLOCNI PECI.................199 Senica Marjan, Železarna Ravne VPLIV AKSIALNIH OBREMENITEV NA ŽIVLJENJSKO DOBO VALJČNIH LEŽAJEV . 207 TEHNIČNE NOVICE...........213 Paulin Andrej — FNT Ljubljana MEDNARODNI SISTEM ENOT IN PREDLOG USKLAJENE UPORABE SIMBOLOV ZA OZNAČEVANJE FIZIKALNIH IN KEMIČNIH VELIČIN .................213 Mesec Janez, Železarna Jesenice LASTNOSTI VAROV VARILNIH ŽIC ZA VARJENJE V ZAŠČITNI ATMOSFERI PRI UPORABI COj...............221 LETO 7 ST. 4 1973 ŽEZB BQ 7 (4) 161-224(1973) IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT VSEBINA Stran Rekar Ciril — ZP Slovenske železarne Najnovejši razvoj železarstva možnosti za slovenske železarne . . . ........161 DK: 669.162.1:669.162.21:669.18.013.5 ASM/SLA: C21, Dl, D2, D3, D5 Dobovišek Bogomir — FNT Ljubljana Nekaj misli ob sedanjem načinu ocenjevanja reaktivnosti trdnih reducentov......183 DK: 662:543.878 ASM/SLA: RMj., P13b Kuzman Karel — Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani T. Razinger, železarna Jesenice Ocena sposobnosti domačih jekel za masivno preoblikovanje v hladnem.......189 DK: 669.14.018.26:620.163.22 ASM/SLA: CNm, Q23p, Q28h Prešeren Vasilij — Metalurški inštitut Ljubljana J. Segel, Železarna Ravne študija možnosti uvajanja procesnih računalnikov na elektroobločne peči......199 DK: 669.187.2:681.31 ASM/SLA: D5, U4k. Senica Marjan, Železarna Ravne Vpliv oksidnih obremenitev na življenjsko dobo valjčnih ležajev.........207 DK: 62-233 ASM/SLA: T7d Tehnične novice......... • • 213 Paul in Andrej — FNT Ljubljana Mednarodni sistem enot in predlog usklajene uporabe simbolov za označevanje fizikalnih in kemičnih veličin...........213 Mesec Janez, železarna Jesenice Lastnosti varov varilnih žic za varjenje v zaščitni atmosferi pri uporabi CO2 . . . . . 221 INHALT Seite Rekar Ciril — ZP Slovenske železarne Die neuesten Entvvicklungen im Eisenhiitten-wesen, Moglichkeiten fiir die slovvenischen Eisenhiittenvverke......... . . 161 DK: 669.162.1:669.162.21:669.18.013.5 ASM/SLA: C21, Dl, D2, D3, D5 Dobovišek Bogomir — FNT Ljubljana Einige Gedanken iiber die gegenvvartige Be-wartungsweise der Reaktionsfahigkeit der festen Reduktionsmittel........183 DK: 662:543.878 ASM/SLA: RMj., P13b Kuzman Karel — Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani T. Razinger, Železarna Jesenice Die Bewertung der kaltmassiv Umformungs- fahigkeit der Stahle..........189 DK: 669.14.018.26:620.163.22 ASM/SLA: CNm, Q23p, Q28h Prešeren Vasilij — Metalurški inštitut Ljubljana J. šegel, Železarna Ravne Studie iiber die mogliche Anvvendung der Pro-zessrechner an elektrischen Lichtbogenofen . 199 DK: 669.187.2:681.31 ASM/SLA: D5, U4k. Senica Marjan, Železarna Ravne Einfluss der aksialen Beanspruchungen auf die Lebensdauer der Walzlager......207 DK: 62-233 ASM/SLA: T7d Technische nachrichten........213 Paulin Andrej — FNT Ljubljana Das internationale Einheitsystem und Vor-schlag fiir eine koordinierte Anvvendung der Symbole fiir die Bezeichnungphysikalischer und chemischer Kenngrossen......213 Mesec Janez, Železarna Jesenice Eigenschaften des Schweissgutes der Schvveissdrahte fiir die Schutzgasschweissung bei der Anvvendung von CO2.......221 contents Page Rekar Ciril — ZP Slovenske železarne The newest development of ironmaking, possi-bility for Slovene ironvvorks.......161 DK: 669.162.1:669.162.21:669.18.013.5 ASM/SLA: C21, Dl, D2, D3, D5 Dobovišek Bogomir — FNT Ljubljana Some Thoughts about the Present Estimation of Reactivity of Solid Reducing Agents ... 183 DK: 662:543.878 ASM/SLA: RMj., P13b Kuzman Karel — Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani T. Razinger, Železarna Jesence Estamation of Ability of Steel for Massive Cold Working ............ 189 DK: 669.14.018.26:620.163.22 ASM/SLA: CNm, Q23p, Q28h Prešeren Vasilij — Metalurški inštitut Ljubljana J. Segel, železarna Ravne On Possible Introduction of Process Compu-ters for Electric Are Furnaces......199 DK: 669.187.2:681.31 ASM/SLA: D5, U4k. Senica Marjan, Železarna Ravne Influence of Axial Loads on Life of Roll Bearings..............207 DK: 62-233 ASM/SLA: T7d Technical News.......S ... 213 Paulin Andrej — FNT Ljubljana The international system of units and the proposal for the coordinated use of symbols denoting physical and chemical quantities . . 213 Mesec Janez, železarna Jesenice The properties of vvelds made by welding vvires for shielded are welding using CO2 . . 221 CO AEP>KAHHE Rekar Ciril — ZP Slovenske železarne CaMbie nocaeahhh hobocth pa3bhthh metaa-ayprhn; bo3mo>khocth caobchckhx metaaayp-ra«iecKHx 3aBOAOB...........161 DK: 669.162.1:669.162.21:669.18.013.5 ASM/SLA: C21, Dl, D2, D3, D5 Dobovišek Bogomir — FNT Ljubljana HeicoTopbie pa3mbmiaehhh k c0BpeMeHH0My cnoco6y oqeHKH peaKTHBHOCTH TBepAbix pac-KHCAHieAefl.............183 DK: 662:543.878 ASM/SLA: RMj., P13b Kuzman Karel — Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani T. Razinger, Železarna Jesence OqeHKa ciiocoShocth ctaah aah MaccHBHoil ackhocth bbcachiiji bm-leCAHTeAbCHeTHHKOB AAH YnPaBAeHHH MeTaA-AyprH»iecKHM npoqeccoM 3AeKTpoAYrOBoft nenn................199 DK: 669.187.2:681.31 ASM/SLA: D5, U4k. Senica Marjan, Železarna Ravne BAHHHHe aKCHHAbHOH Harpy3KH Ha IipOAOA/KH- TeAbHOCTb pOAHKOBbrx nOAHIHIIHHKOB . . . 207 DK: 62-233 ASM/SLA: T7d > ? texhhheckhe hobocth.........213 Paulin Andrej — FNT Ljubljana me>KAYHapoAHafl cHCTeiua cahhctb h npeAAO- >Kenne corAacoBaHHora YnoTpeGAeHHH chm6o-aob aah o6o3HaMeHHH epe npH YnoTpe6AeHHH CO2..........221 ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 7 LJUBLJANA DECEMBER 1973/ŠT.4 Prof. Ciril Rekar ZP Slovenske železarne, Ljubljana DK: 669.162.1:669.162.21:669.18.013.5 ASM/SLA: C21, Dl, D2, D3, D5 Najnovejši razvoj železarstva, možnosti za slovenske železarne IZVLEČEK ČLANKA Navedene so prognoze svetovne in jugoslovanske proizvodnje surovega jekla. V proizvodnji treh slovenskih jeklarn pa naj bi delež elektro jekla do leta 1985 dosegel vsaj 700.000 ton od 1—1.1 milijona ton. Obravnavani so odnosi grodelj — staro železo, potrebe bodočega uvoza starega železa iz inozemstva, domače in svetovne zaloge rude, koks-nih in drugih črnih premogov. Kratek oris karakteristik treh železarn ZP poudarja zlasti problematiko jeseniške železarne. Opisu najnovejših ukrepov in možnosti za znižanje porabe koksa in zvišanje proizvodnosti malih plavžev sledijo ocene kisikovih konvertorjev LWS, OBM, AOD in Uddeholmskega in možnost zamenjave SM peči z konvertorjem na Jesenicah. IRSID-ovo kontinuirno žilavenje je navedeno kot etapa v razvoju železarstva. Položaj in razvoj elektro jeklarn v ZP narekuje spremljanje »direktnih procesov«, proizvodnjo me-taliziranih peletov ter razvojne koncepte mini železarn. Stroge kvalitetne zahteve uvajajo v jeklarne dupleks in tripleks postopke, pri katerih se vedno bolj uveljavljajo kot zaključni agregati indukcijske peči za srednje in mrežne frekvence z evakuira-njem in brez njega. Da je mogoče tudi najmanjše železarne smiselno racionalizirati, kaže primer mini železarne v Decazeville-u. Proizvodnja koksa v Bakru po 1916, možnost kvalitetne proizvodnje nizkoogljičnih jekel v kisi-kovem konvertorju na Jesenicah priporočata, da Jesenice tudi v bodoče obdržijo proizvodnjo grod-Ija. Primrejane so med seboj štiri tehnološke alternative, ki kažejo, da je osnovno vprašanje jeseniške železarne preskrba s kvalitetnim jeklom po najugodnejših proizvodnih stroških in da ne bo lahka odločitev za najboljšo alternativo. Prognoza bodoče proizvodnje našega in svetovnega železarstva. Z izgradnjo obstoječih železarn v Sisku, Zenici, Nikšiču, Skopju in Smederevu — poleg obeh mini železarn v Splitu in Kumrovcu — pada delež železarn Jesenice, Štore in Ravne, združenih v ZPSŽ v jugoslovanski proizvodnji od leta do leta, če gle-gamo le na tone proizvedenega surovega jekla, če bodo po srednjeročnem načrtu vse naše železarne v letu 1975 proizvedle cca 4,8 milijona ton surovega jekla, slovenske pa le 800.000 ton, bo njihov delež s 684.000 tonami v letu 1972 nasproti skupno 2.650.000 ton padel v letu 1975 od 25,8 % na 16,6 %. Če pa bodo slovenske železarne proizvedle v letu 1985 1 ali 1,1 milijona ton nasproti optimistično predvideni jugoslovanski proizvodnji za isto leto 11 milijonov ton, bo znašal delež proizvodnje surovega jekla slovenskih železarn le še 9,0 ali 10 %. Po vrednosti bo pa bistveno večji. Ker bo proizvodnja surovega železa visokih peči na Jesenicah v letu 1975 dosegla komaj 200 tisoč ton — pod pozneje obravnavanimi pogoji — proizvodnja železarne štore pa se bo orientirala na osnovi dosežkov zelo uspešne poskusne kampanje letos v februarju na specialne, eksportno in komercialno interesantne grodlje, ki se bodo doma in na tujih tržiščih mogli meriti z grodlji tipov Sorel in Kugra, bo treba kupovati potrebno belo surovo železo za naše tri elektro jeklarne, zlasti v nam najbližje stoječem Sisku, ki bo po letu 1976 proizvajal okrog 1,0 do 1,1 milijona ton belega grodlja, torej več kot ga bo ta železarna sama potrebovala. Za naše razmere je upravičen račun, da se bo proizvedeno izgotovljeno jeklo vračalo od potrošnikov kot zbirno staro železo šele po 20 letih.1 Za preskrbo naših jeklarn bo torej tudi še po letu 1985 zaradi nezadostnih količin domačega starega železa potrebno uvažati največ za trdo valuto velike količine starega železa — ali polizdelke — če ne bi manjkajoče železo sami proizvajali kot čisti metalizirani vložek in čisto tekoče surovo železo. Če primerjamo proizvodnje, prognoze in rasti svetovne proizvodnje z našo, dobimo v sledeči tabeli navedene številke. Tabela 1: Primerjava rasti surovega železa in jekla na svetu in v Jugoslaviji v milijon tonah in v °/o Svetovna proizvodnja2 Jugoslavija3 grodelj sur. jeklo grodelj sur. jeklo 106 to 106 to % 106 to 106 to % 1952 147,9 208 — 0,27 0,44 1962 252,4 352 + 69 1,03 1,57 + 240 1972 446,0 629 + 79 1,82 2,65 + 69 1975 520 740 + 17 3,0 4,8 + 82 1985 720 1100 + 49 6,9 11,4 + 138 Prognoze možnosti svetovne proizvodnje (brez Kitajske) do 2000 kaže slika 1 (izračunane so za nekatere možnosti in verjetnosti). Svetovna proizvodnja surovega jekla zadnjih 25 let dosti redno narašča vsakih 10 let za ca. 70—79 % in se bo ta rast proti 1985 začela krčiti, pozneje pa še bolj, kot kaže prognoza slike 1; tudi razmerje med grodljem (jeklarski, sivi, ferozlitine) in surovim jeklom je bilo do lani približno kon- Slika 1 Prognoza svetovne proizvodnje jekla in železa (brez Kitajske) stantno 71:100, se bo pa pozneje verjetno pričelo zmanjševati zaradi večjega vračanja starega železa in ker proizvodnja železolivarn ne narašča tako močno kakor jeklarska. Precej drugačna je slika rasti jugoslovanske proizvodnje surovega jekla in grodlja. S startom 0,44 milijona ton surovega jekla v letu 1952 se je po izgradnji Zenice, Siska in deloma Nikšiča, Jesenic in Raven sunkovito dvignila v 1. 1962 za 240 % na 1,57 milij. ton in je dosegla lani 2,65 milij. ton — torej v obsegu normalne svetovne rasti za ca. 69 %. Po srednjeročnem načrtu pa naj bi zrasla v 3 letih do 1975 na 4,81 milij. ton, torej za 82%, v sledečem desetletju do 1985 pa dosegla ca. 10,4 milij. ton, torej za 138 °/o več. Po predvidevanjih naj bi v istem razdobju zrasla svetovna proizvodnja le za ca. 50 % in dosegla letno proizvodnjo surovega jekla okrog 1.100 milij. ton. Na glavo prebivalca in leto je znašala 1972 svetovna proizvodnja 160 kg surovega jekla, jugoslovanska pa 123 kg. Leta 1962 pa so bili rekorderji proizvodnje jekla Japonska, CSSR, ZRN in švedska z 915, 873, 709, 642, medtem ko so si bile SSSR, Avstrija in ZDA slične s svojimi 509, 540 in 590 kg (Luxemburga s ca. 16000 in Belgije s ca 1500 kg s temi ne primerjamo). Ocena prognoze za Jugoslavijo če bi hoteli uresničiti načrt, da bi proizvodnja surovega jekla zrasla od 2,65 milijona ton lanske proizvodnje na 11,4 milijona ton v letu 1985, bi rabili za teh dodatnih ca. 8,8 milijona ton (brez investicij v rudnike, energetiko, transport) — skromno računano — za vsako tono na leto ca. 8,8 X 250 USA dolarjev, torej ca. 2,2 milijardi $. Upoštevajoč obstoječo zadolženost naše železarske industrije in gospodarstva sploh, mislim, da tak načrt ni realen. Realen je še toliko manj, ker taka proizvodnja ne more biti ustvarjena brez ostalih njo celo presegajočih paralelnih investicij. Ne oziraje se na večkrat že izdelane in popravljene srednje in dolgoročne načrte jugoslovanskih železarn, bom poskusil sestaviti proizvodni načrt naših železarn, če upoštevam le tiste investicije, ki so v teku ali imajo možnost, da bodo izvedene pred letom 1985. V letu 1985 bi bila naša proizvodnja surovega jekla in surovega železa približno takale. (Naj bo dovoljeno odstopanje ± 10 % zlasti pri Zenici, Nikšiču in ZPSŽ. Mislim, da za leto 1985 še nismo upravičeni, da bi poleg močnejše Zenice s ca. 2,5 m. ton že delala »Železarna Prijedor« — s ca. 2,0 milij. ton začetne kapacitete). Predpostavljam, da v letu 1985 visoke peči v Varešu ne bodo več obratovale, da bo »Železarnica Skopje« glavni del surovega železa proizvajala v visokih pečeh (po tehnologiji Acieries de Normandie), da bosta Ilijaš in Štore v svojih elektroredukcij-skih pečeh proizvajala kvalitetni sivi grodelj iz uvoženih hematitov in da bodo elektro jeklarne ca. 150.000 ton grodlja dobivale od viškov sedaj obstoječih plavžev. (Glej tab. II.) Tabela II: surovo od tega surovo Železarna jeklo elektro jeklo železo v tonah v tonah v tonah ZPSŽ 1.100.000 700.000 260.000 Sisak 950.000 60.000 1.100.000 Zenica 2.500.000 120.000 1.650.000 Smederevo 950.000 20.000 590.000 Skopje 1.250.000 260.000 900.000 Nikšič 300.000 300.000 — Split in Kumrovec 250.000 250.000 7.300.000 1.710.000 4.500.000 Po mojih izračunih postavljeni proizvodni načrt je iz finančnega investicijskega gledišča močno optimističen, čeprav bi tedaj prišlo (ne upoštevajoč uvoz) na vsakega Jugoslovana in leto šele okrog 330 do 350 kg surovega jekla. Optimistična je tudi predpostavka, da bodo mogli biti paralelno izgrajeni energetski objekti in še ne obstoječa kovinska in strojna industrija, ki naj bi predelali dodatne — nove — cca 4,6 milijone ton surovega jekla. Koristno si je ogledati nekaj statističnih podatkov zadnjih let o svetovni proizvodnji, porabi, uvozu (in seveda izvozu) Fe-rud, proizvodnji grodlja in v primerjavi te s proizvodnjo surovega jekla. Svetovna proizvodnja železovih rud, Fe v rudah, surovega železa, surovega jekla v 106 tonah — surovega železa in surovega jekla v kg na prebivalca in leto je bila v preteklih letih sledeča (tab. III.) Tabela III: Proizvodnja rude Proizvodnja Leto povpr. ruda v °/o Fe 106 ton Fe v 106 ton surovo v 106 ton žel. v kg/ pr.2 sur. jeklo 106 ton vkš/ pr. 1 1965 52,2 624 325 326 99 460 140 1970 54,8 763 418 427 118 597 164 1971 55,2 770 424 423 115 583 157 1972 55,2 759 418 446 119 629 160 1972 Jugosl. 38,9 3,49 1,35 1,76 85 2,65 128 V letu 1972 so nekateri veliki proizvajalci nakopali rude s povprečno 55,2 % Fe, uvozili rude, proizvedli grodlja v 106 tonah in v kg/prebiv. in leto na primer. (Gl. tab. III.) Očitno je, da so potentni proizvajalci jekla tudi potentni proizvajalci grodlja, ne glede na to, ali imajo doma rude in ali so te bogate. Razen SSSR so med navedenimi vsi tudi veliki uvozniki bogatih rud. Tabela IV: Proizvodnja Uvoz Proizv. grodlja Države rude °/o Fe 106 ton Fe 106 ton Fe 106 ton kg/ preb./l OECD 127 41,5 53 48 112 298 SSSR 208 54,0 113 — 92 373 ostale SEV 11,5 21,1 3,3 20,0 26,1 249 Japonska 1,4 58,0 0,8 70,0 74 695 USA 76,3 58 44 23,0 80,6 385 Celo nasproti državam SEV brez SSSR je Jugoslavija s 85 kg grodlja proti 249 kg na prebivalca in leto v ozadju in za okrog 30 % pod svetovnim povprečjem (gl. vire pod 2 in 3.) Ocena preskrbe z rudami ljubijskih rudišč Proizvodnja surovega železa na Jesenicah, v Si-sku, Zenici in Smederevu gravitira k ljubijskim, Zenica še k slabšim vareškim rudam, železarna Skopje bo izkoriščala zlasti rudnik Tajmište. Ljubijske (A + B + C[-fC2) rezerve rude so bile 31. 12.1971 ocenjene (ugotovljene) za centralna, južna, vzhodna rudišča, za Vidrenjak in Omarsko na 307 milijonov ton, verjetno so pa blizu 470 milij. ton (vračunan brand in bazične revne rude). V letu 1972 je bilo iz ljubijskih rudnikov odpremljeno 2 milijona ton, v glavnem iz centralnega rudišča. V jeseni je tam pričela obratovati nova pralnica, ki daje dobro rudo s 53 % Fe, ima pa letno kapacitete le ca. 700.0001 pri izkoristku 81,5%. Čeprav je odkopna kapaciteta ljubijskih rudnikov danes pri ca. 4 milijonih ton letno, pa tako zvišanje proizvodnje v ljubijskih rudnikih ni v skladu niti z ugotovljenimi niti z domnevnimi rezervami, ki bi bile izčrpane v 30 ali v 20 letih. Tudi če bo proizvodnja belega grodlja narasla v železarnah, ki gravitirajo k Ljubiji od ca. 3,3 milijona ton na ca. 5,1 milijona ton, bodo te visoke peči želele dobiti ca 4,7 milijona ton Fe, predvsem v prani rudi, za kar bi bilo potrebno odkopati ca. 11 milijonov ton surove rude. Če bo proizvodni načrt »Ljubije« za vseh pet rudišč realiziran, bo mogla »Ljubija« dobaviti v tisoč tonah4 : v letu 1975/76 po letu 1976 surove rude 5,100 10,490 prane in sušene rude 4,475 9,115 Skupno bo od skopane rude 10,000 21,700 To pomeni, da naj bi »Ljubija« povišala odkop od lanskih (1972) ca. 2,0 milijonov ton najprej na čez 10,0 milijonov ton, za kar bi poleg investicij v rudnike morali zgraditi še do 6 pralnic in 2 sušil- niči (za Tomašico), po tem obdobju pa naj bi se dvignil odkop na skoraj 22 milijonov ton in bilo bi zgrajenih še 5 pralnic in 2 sušilnici. Predpostavljamo, da bo Zenica za skupno ca. 1.550.000 ton železa vsipala v svoje plavže vareške koncentrate s 350.000 ton železa, 1,200.000 ton železa pa kot surove ljubijske limonite in prane rude; da bo Smederevo polovico potrebnih količin Fe (ca. 300.000 ton) prejemal kot prano rudo iz Ljubije z 52 % Fe, kar odgovarja ca. 700.000 ton odkopane rude. Potem bi v smislu tabele II morali rudniki »Ljubi j a« odkopati: za plavže v Zenici . . . . 3,1 milij. ton rude za plavže v Sisku.....2,4 milij. ton rude za plavže na Jesenicah ... 0,4 milij. ton rude za plavže v Smederevu. . . 0,7 milij. ton rude za navedene plavže vsega 6,6 milij. ton rude, katero bi bilo potrebno skoro 2/3 prati in s tem obogatiti. Ko bo pozneje pričela rabiti rudo še projektirana železarna v Prijedoru, bi se ta količina dvignila v I. fazi za 3,1 na ca. 10,0 milijonov ton kopa letno. Za nadaljnje 3,1 milij. ton ali vsega na čez 13 milijonov ton bi morala Ljubija odkopati, če bi morala dodatno oskrbovati še projektirani drugi plavž z 2000 m3 v Smederevu. To pomeni, da bi Ljubija izčrpala svoje rezerve rude z nad 45 % Fe v ca. 25 letih. Oddaljenost rudnikov Ljubija do Zenice znaša 308 km, do Siska le 104, do Jesenic 404, do Smede-reva 539 km. Da se življenjska doba Ljubije podaljša, bi bilo upravičeno, da bi se Smederevo orientiralo na dovoz ruskih rud po Donavi, Jeseni-nice pa na dovoz bogatih rud preko 228 km oddaljene, torej skoro za polovico bližje luke za rudo v Bakru. Pri za 11% zvišanih tarifah pride 1000 kg Fe v prani ljubijski rudi na 520 N din, v aglo-rudi s 45 % Fe na 485 N din, v Itabiri (baza 65,5 % Fe) na 550 N din. V Smederevu je ljubijska ruda proporcionalno dražja. Pri vsipih le ljubijske rude v jeseniških plavžih bi znašale količine žlinder ca. 650 do 600 kg, pri ugodnih mešanih vsipih, npr. Itabira + Ljubija pa pod 400 kg na t grodlja; temperatura zraka in % 02 bi morala biti višja, poraba koksa bi se zmanjšala od ca. 650 na 500—550 kg, to je za ca. 80 do 120 din (pri delu brez olja, katerega bi plavži sprejeli okrog 70kg/tono). Proizvodnost bi proporcionalno zrasla in s tem bi se zmanjšali vsi ostali fiksni stroški topilniških in drugih obratov. Če bodo v Ljubiji hoteli zvišati proizvodnjo rude le za okrog 5,0 milijonov ton in če bodo zgradili prepotrebne pralnice itd., bo to zahtevalo za vsako tono na leto vsaj 100 $ investicij. Pri 10-letnem odplačevanju in 10 % obrestih bi znašala odplačila in obresti ok. 370 din za 1000 kg Fe v rudi. 1000 kg Fe frco. Jesenice bi stalo: 520 + 370 = okrog 800 do 900 din. To je za 40 do 45 % dražje kot stane 1000 kg Fe v Itabiri frco. Jesenice. Elektroplavži v Iljašu, zlasti pa plavž v Storah pri proizvodnji specialnega grodlja so odvisni od uvoza čistih Fe-rud z najnižjim % Mn, P in ostalih elementov. Da bi se življenjska doba ljubijskih rudišč podaljšala, je torej utemeljeno, da se plavži v Smederevu, ki so daleč od Prijedora in ki imajo svojo luko ob Donavi, oskrbujejo z rudami iz Ukrajine ali centralnih rudišč SSSR, — Jesenice pa deloma z bogatimi rudami iz Brazilije, Mauretanije in podobno preko Bakra. Oris naših treh železarn Železarna Ravne, Štore in Jesenice so s svojo malo proizvodnjo posebno poglavje našega železarstva, zlasti velja to za Jesenice, ki so mogle začeti uveljavljati zelo pozno za današnji razvoj in možnosti potrebne obnove, modernizacije in veljavne ekonomske principe. Med seboj se te tri železarne po zmogljivosti in proizvodnih programih razlikujejo, se pa tudi dopolnjujejo. V nekaj letih bodo mogle zares predstavljati logično in organsko celoto. Mimo tega ležijo na ozemlju, kjer znaša potrošnja predelovalne strojne industrije, obrti, gradbeništva in prebivalstva okrog 500 kg na leto in prebivalca. To se pravi — upoštevajoč še odjemalce preko Sotle in Kolpe — da njihova proizvodnja, zlasti če jo bodo izvozile velik del za potrebe tega okoliša, niti ne bo zadostovala. Karakteristike teh treh železarn bi v glavnih črtah mogli takole orisati: Ravne so se po osvobojenju s premišljenimi in sistematičnimi investicijami razvile od neznatnega proizvajalca plemenitih jekel v važno podjetje s kvalitetnim programom. Železarna more proizvajati v svojih petih elektroobločnih in dveh indukcijskih pečeh letno do 220.000 ton jekla. To so v glavnem nizko, srednje, visoko legirana konstrukcijska, orodna, brzorezna jekla, ki bodo valjana, vlečena, kovana, ulita. Ravne kot jeklarna plemenitih jekel ima kapacitete, ki so za tovrstne proizvajalce zelo velike. Temu primerno imajo visoke prodajne cene in pri majhni tonaži je med vsemi tremi jeklarnami njihova prodajna realizacija relativno najvišja. V glavnem so Ravne že izgrajene. Investicijska sredstva potrebujejo, da bi znašal delež dokončnih izdelkov v celotni realizaciji vsaj 60 %. štore so z jeklarske strani mini-železarna, ki končuje gradnjo 40-tonske elektro obločne peči, štirižilni »Concast« livni stroj za gredice 100 do 140 0. Valjarna je že zgrajena, in sicer bo znašala njena kapaciteta z malimi dopolnitvami letno 150.000 ton žice, drobnih in srednjih profilov ter ploščatega jekla, zlasti peresnega. Tudi če bi ostala stara martinovka v obratu, bo v štorah proizvodnja jekla postala za potrebe valjarne premajhna. Prej ali slej bodo morali dobiti drugo elektro peč. Paralelno z jeklarsko proizvodnjo teče zelo važna livarska proizvodnja. Livarna kokil naj krije potrebe slovenskih železarn. Livarna valjev in no-dularne litine imata velike možnosti za nadaljnji razvoj. To potrjuje predvsem dejstvo, da je elektro-redukcijska peč s kapaciteto 18.000 KVA v poskusni februarski kampanji letos dokazala, da more z uvoženim hematitom Itabira proizvajati specialne vrste surovega železa za nodularne ulitke, ki tem daje neposredno izredno ugodno in čisto feritsko strukturo, ne da bi bilo za to potrebno posebno žarjenje. V Jugoslaviji bo potreba tovrstnega grod-lja znašala 25.000—30.000 ton, 25—20.000 ton pa bo lahko prodano v sosednje države za ceno, ki je približno za 1/3 višja od cene za hematitni grodelj. V zadnjih petih letih se je namreč proizvodnja nodularne litine v Evropi skoraj podvojila in dosegla ca. 1,4 milijone ton, v USA pa se je povečala za 2 in polkrat na preko 2 milijona ton. Njen delež je proti navadni litini v Evropi v razmerju 1:10, v USA že 1:5. Da bodo navedeni začrtani program mogli brez kvalitetnih nihanj izvesti, bo potrebno pri TH peči uvesti dupliciranje z mrežno indukcijsko pečjo, kjer naj se sestave grodljev korigirajo in prilagodijo željam kupcev. Brez uvedbe najhitrejših kemičnih analiz — za potrebe plavža in jeklarne — tak nenadni kvalitetni razvoj ne bo mogel uspeti. Primerni aparati (na primer analiza 36 elementov v 50") so dragi. V principu v Štorah ni osnovnih tehnoloških problemov. Potrebni bodo seveda še veliki napori, da se bodo »nove Štore vhodile«. Gradnja nove jeklarne in dodatnih objektov je angažirala velika investicijska sredstva in bo trajalo nekaj let, da bodo najhujše finančne skrbi prebredene. Jesenice, nekdaj največja jugoslovanska, danes največja slovenska železarna, je po osvoboditvi povečala 5 obstoječih SM peči in postavila dve novi, postavila 2 elektropeči po 60/70 ton; plavža — nekoliko rekonstruirana — sta dobila 1969/1970 novo aglomeracijo in pa predvideni mnogo večji plavž, nove večje kauperje. Vendar novi večji plavž ni bil grajen, ostala sta oba prejšnja plavža neznatno rekonstruirana, s premerom talilnika 3.3 m. Potrebne pa bodo še rekonstrukcije v okviru rednih velikih remontov. V aglomeraciji in pri plavžih bo potrebno odpraviti številne druge pomanjkljivosti. Poleg izboljšav in ukrepov za razširjenje proizvodnje je bila zgrajena nova vroča valjarna na Beli (blu-ming-Kvarto, Steckel - valjarna, žična valjarna, HO-profili, jeklovlek), ki jo morajo dopolniti s sodobnimi opremami za hladno valjanje vroče valjanih trakov in pločevin, kvalitetna mehka elektrojekla, slabo in srednje legirana jekla in nerjaveče pločevine. Enako potrebno je povečati kapacitete žičarne. Tak program je izredno zahteven iz investicijskega in tehnološkega gledišča. Edino znatno povečanje letne proizvodnje —■ znatno glede obsega realizirane vrednosti — bo omogočilo hitrejši odpis bremen. Za to pa je predpogoj kvalitetno surovo jeklo, katerega proizvodni stroški bodo odvisni od tehnološke poti, za katei-o se bo potrebno na osnovi treznih in objektivnih primerjalnih študij odločiti. Preden pričnemo obravnavati, katere naj bodo te odločitve, si oglejmo, kaj je bilo v železarski tehnologiji v zadnjih letih novega, kar bi moglo biti za nas, posebno za Jesenice, sprejemljivo in koristno. ŽELEZARSKE NOVOSTI Za majhnost naših treh železarn so pomembne le tiste novosti in smeri razvoja, ki odgovarjajo njihovim proizvodnim in kvalitetnim programom in realnim možnostim. Proizvodnja grodlja v plavžih Pri projektiranju novih rekonstruiranj obstoječih plavžarskih obratov, pri vodenju plavžarske proizvodnje je glavna pozornost posvečena kvaliteti rude, odgovarjajoči pripravi rudnega vsipa in vsipa sploh. Bogatenje, pranje, sušenje, po potrebi praženje, drobljenje, mletje, klasiranje se praviloma opravljajo pri rudnikih. Tam, kjer med temi operacijami nastane mnogo frakcij pod 200 do 400 mikronov (prevladujejo naj frakcije pod 100-mi) se opravlja proizvodnja in žganje peletov prav tako pri rudniku ali pred vkrcanjem. V železarnah proizvajajo pelete le, če so rudniki zelo blizu ali če je žganje kombinirano z metalizacijo ali s predredukcijo in za to obstojijo ugodni pogoji. Stroj za sintranje vlažnih mešanic rud od 0—3 mm (0—5 mm), 4—5 % koksa 0—3 mm in apnenca 0—1 mm na rešetkah (običajno DW-Lloyd stroj) je postal najvažnejši agregat sodobnih plavžarskih obratov. Proizvedeni sinter mora biti trden, vsebovati vsaj 90 % Fe kot Fe203, torej zelo reduk-tiven, mora biti toliko bazičen, da je vsip plavža samohoden. Odvisno od kvalitete in termostabilno-sti surove ali pražene rude je običajno v vsipu plavžev 50—80 % sintra. Ker je le pri fizikalno in kemično nespreminja-jočih se sestavah vsipa mogoče doseči maksimalne proizvodnje plavžev brez motenj in zastojev, mora plavžar zahtevati najboljšo opremo za predpriprave, klasiranje, tehtanje in kemijske kontrole. Če so ti pogoji doseženi, postane plavž termični agregat z najmanjšo možno porabo koksa, oz. kalorij, ki dela z regularnostjo parnega stroja. Sodobni Dwight-Lloyd »sinter trakovi« imajo naprave za nasutja od 350—500 mm višine, po potrebi v slojih, delajo z 20 mm debelim slojem 5—15 mm (5—20) sintra na rešetkah (»posteljica«), vžig nasutja je širok, globok in enakomeren. Ne uporabljajo več separatnih hladilnih trakov, ampak raje povečujejo celotno sesalno površino traku za ca. 30—35 % za ohlajenje in močnejšo oksidacijo sintra, ki ga po drobljenju in klasiranju z običajnimi trakovi transportirajo do silosov plav- ža. Cone sesanja, prepihovanja, izkoriščanja toplote se z zasunki morejo regulirati. Na takih trakovih proizvedeni sintri imajo stopnjo oksidacije okrog 95 °/o, so trši, po drobljenju dajejo enakomernejše granulacije in bistveno manj povratka, v splošnem pod 20 %. Tako opremljene in tehnološko vodene aglomeracije dajejo netto sintra z zrnom nad 15 mm skoro 40 ton na m2 sesalne površine/24h (na pr. Decaze-ville 14 m2 sesalne, 3,5 m2 centralne, 7 m2 hladilne površine). Le pod takimi pogoji je tudi mogoče doseči, da rabijo mali plavži brez starega železa v vsipu in brez mazuta pri vsipu z 500—550 kg žlindre in temperaturi zraka okrog 950° C le 510 kg koksa (300 m3 — plavž v Decazeville). V aglomeracijah se izogibajo delati sinter z bazičnostjo 1.1—1.3, ki je slabo reduktiven. Prevladujejo proizvodnje sintrov z = 1.6—1.8, tako Si02 da pri odgovarjajočem deležu čiste, termostabilne kosovne — pražene ali surove rude — plavži delajo z žlindrami od 0,9—1,1 bazičnosti. Izjema so siliko aluminatne rude, kjer z eks-tremnim dodatkom pod 1 mm zmletega apnenca (90 % pod 500 mi) proizvajajo sinter z bazičnostjo 4,4—4,7, da iz FeO — silikoaluminatov nastanejo dobro reduktivni kalcijevi feriti (Mondeville: plavž 825 m3 kor. vol. — žlindre 1000 kg/tono, — zrak 1200°; žrelni plin 80—90° C, 16 % C02; 515 kg koksa + 72 kg mazuta in katrana/tono). Ker imajo le Jesenice dva mala plavža s 0 3,3 m in cel. volumni 162 m3 pri peči I in 143 m3 pri peči II, oziroma s površinama talilnikov po ca 8,6 m2, velja le za te oceniti, koliko in pod katerimi pogoji bi ta dva plavža zmogla dati največjo možno količino grodlja na dan in uro. Jasno je, da se taki plavži ne morejo meriti glede specifičnih storilnosti in porab koksa z rekordnimi številkami, kot so na primer: plavži 14 m 0 — 10.000 ton gr/24h — 300/350 kg žl„ — 385 + 70 = 450 kg suhega koksa na tono grodlja — če računamo, da je razmerje kg koksa enak kg mazuta — temperatura zraka 1150—1250° C in si. Mali plavži morejo sicer racionalno proizvajati grodelj, vendar pa bo ta vedno dražji kot ga dajejo sodobni veliki plavži. Že samo deleži osebnih, splošnih, vzdrževalnih in upravnih stroškov so bistveno višji. To pa more biti kompenzirano z odgovarjajočo kvalitetno jeklarsko proizvodnjo, za katero bo plačana proporcionalno višja cena: specialna jekla, specialni končni izdelki. Pri plavžih je mogoče oceniti njihovo storilnost najboljše s količino koksa (koks + olje), ki more zgoreti pred šobami v talilniku in katerega ne sme biti več kot nastalega plina pred šobami talilnik prenese. Tega bo toliko manj, kolikor manj bo prišlo v talilnik goriva (koksa in olja), kolikor manj bo jalovega dušika (z 02 obogačen zrak), kolikor manj bo žlindre (bogat vsip); vsip naj ne bo pregost, razdelitev plina naj bo enakomerna, gra-nulacija vsipa enakomerna in primerna za pretok plinov pri kratki pogrezni dobi, količina žlindre in grodlja po teži večja kot je aerodinamični pritisk plinov (temp. od 800—1000° C, pr ca. 0,6 atn), da ne pride do kipenja vsipa na poti navzdol v talilnik. Pod optimalnimi in ne spreminjajočimi se pogoji moremo za peč I in II računati z 0,80 kg koksa na m2 talilnika in uro — zrak 950°; 02 v zraku do 23 %, 70 kg mazuta, obseg indir. redukcije = 50 % brez apnenca v vsipu — žlindre največ 380 do 400 kg. Pri porabi brutto koksa 600 kg (550 kg koksa + 50 kg olja) bi morali dati obe peči dnevno vsaj 550 ton grodlja ali do 190.000 ton grodlja letno. Iz čistih rud izdelan grodelj je plemenit, čist in tekoč vložek za predelavo v plemenita jekla. Zaradi bistveno nižjih cen za težka olja so bili v zadnjih 10—15 letih opravljeni številni poskusi in študije5, kako zvišati vbrizgavanje olj in s tem znižati porabe koksa. Ker so obratovalni pogoji raznih plavžev, obseg reaktivne cone, izkoristek CO in podobno zelo različni, rezultati niso enotni. Faktorji zamenjave koksa z oljem variirajo od 0,9 do 1,5, količine olj pa se pri enostavnem vbrizgavanju v šobe gibljejo med 30—100 kg. So večje, če so temperature zraka višje, na pr. 1100 do 1250° C, če je zrak obogačen s kisikom — na 23, 25, 27 % O,. Čeprav se s tem zvišajo izkoristki CO in H2, se znižajo specifične proizvodnosti plavžev manj, kot bi pričakovali. Splošno je pri tem ovira količina saj, ki se pri večjih dodatkih olj zaradi nepopolnega izparevanja in zgorevanja pred šobami prične tvoriti, zavirati regularnost obratovanja in izkoristek CO; zlasti pa saje ovirajo čiščenje plina in delovanje čistilcev. Raziskovanja in poskusi, ki sta jih v zadnjih letih opravljali IRSID6 in ATH7, obetajo zamenjavo koksa z oljem po IRSID-u na tono grodlja za ca. 140 do 180 kg. S posebno šobo, podobno Ven-turi-cevi se vpihava vroč zrak, ki v dolgem cilindričnem delu, kjer se je presek zožil na ca 10 % vstopnega preseka dobi nadzvočno hitrost. V del, kjer se šoba začne širiti, se vbrizgava olje. Do 160 ali celo do 200 kg olja na tono grodlja je bilo mogoče pri poskusih vbrizgati in doseči popolno zgorevanje brez tvorbe saj. (»Tuyeres a onde de choc«). Pri porabi 600 kg koksa na tono grodlja in zamenjanem faktorju samo 1,0 bi to pomenilo, da bi se mogla pri malih plavžih znižati poraba koksa n. pr. od 600 na 440 ali celo 400 kg/t. V plavžu v Hagondange, ki ima 12 pihalnic, bodo opravljeni industrijski preizkusi s takimi šobami v teku daljše dobe. Dali naj bi vse parametre, potrebne za oceno in primerjavo proizvodnih stroškov, ki so kompleksni problem: cena koksa ali olja, dodatni stroški za zvišanje pritiska, za zvišani kisik, vprašanje optimalnih izkoristov CO in H2, optimalnih storitev, sestave žrelnih plinov ter njihovo kemično in ekonomsko oceno itd. ATH na drugi strani še ni zaključila svojih poskusov, s katerimi je do sedaj dosegla popolno izparjanje in sežig mazuta s tem, da mazut kot emulzijo s paro (3 do 15 kg H20/t) vbrizga v vroči zrak, doseže pop. izparenje in preko neštetih »mikro eksplozij« popolno pretvorbo mazuta v CO in H27. C. R. M. je ob koncu leta 1972 zaključil 8 mesecev trajajoče poskuse na plavžu tvrdke Cockerill v Seraingu8. Kot je razvidno že iz študije, citirane pod (5) bi bila najuspešnejša zamenjava koksa z gazifikacijo olj zunaj plavža in z vpihavanjem od C02-H20-CxHu očiščenega in na 1000—1100° C pregretega plina v trebuh plavža. Po predposkusih v C. R. M. so bili leta 1971 industrijski poskusi izvršeni v plavžu s premerom talilnika 4,5 m, ki je normalno proizvajal okrog 450 ton Thomas-grodlja dnevno, pri porabi 545 kg koksa, 76 kg olja na tono, temperaturi zraka 800° C in z zamenjalnim faktorjem koks/olje ca. 1,02. Na razpolago so imeli na uro 8000 Nm3 plina z 88—90 % CO + H2; z le 2—3 % C02 + H20 in z 6—7 % N2. Rudni vsip je pretežno mineta. Slika 2 kaže razdelitev plina, vpihovanega %H, 20 10 Injekcija (25Hm plina >79kg olja/tgrodlja - " " plina/i grodlja Plin: C0' H± = 88-90 V. UP -- 2— 3 •/. H,' 6-7 V. stena 12 3 oddaljenost od stene v metrih Slika 2 Razdelitev plina v plavžu 0 4.5 m Seraing brez olja in razdelitev plina, vpihovanega z 79 kg olja. Zlasti v tem primeru je mogoče ugotoviti, da je razdelitev plina proti sredini ugodna in da se vpihani plin in olje aditivno dopolnjujeta v svojem dejstvu glede prihranka koksa. Rezultate navaja tabela V. Tabela V. Preskusne periode 12 3 4 Koks ... v kg/t grodlja Olje ... v kg/t grodlja Reformiran plin v Nm3/t grodlja Zamenjalni faktor kg koks/kg olje Zamenjalni faktor kg koks/Nm3 plina 545 523 439 310 76 — 79 125 Ostali podatki: koks z 85 % C, temp. zraka 800°, zračna vlaga 10g/Nm3 suhega zraka, (Si) — 0,5 °/o. Zaključna serija 4 je trajala prekratko, da bi mogel biti posplošen doseženi prihranek ca. 245 kg koksa, ki presega vse do sedaj znane rezultate. Umevno je, da po taki poti zvišan obseg indirektne redukcije zviša tudi proizvodnost. Vpihovanje kisika v konvertorje skozi dno še nedavno se je zdelo, da bo žilavenje s kisikom v LD (LDAC oziroma LDOLP) konvertorju izpodrinilo vse Thomas konvertorje in vse SM in podobne ognjiščne peči. Zlasti so temeljile take napovedi na izredni storilnosti največjih LD in LDAC konvertorjev, kakovosti njihovih jekel, možnostih, da se ves proces žilavenja eksaktno kontrolira in avtomatizira9. Tedaj tudi ni kazalo, da se bo posrečilo vpihovanje kisika skozi dno, zlasti da bi rešili številne razmeroma majhne, vendar pa ekonomične Thomas jeklarne v minetnih področjih. Napori francoskih in belgijskih jeklarjev po rojstvu LD-konvertorja v letu 1950/52, da bi izkoristili pri Thomas konvertorjih kisik za vpihovanje skozi dno, katerega bi hladili z vodno paro, s C02 in podobno, so pripeljali šele 1969. leta do uspeha. Za hlajenje so tedaj pričeli uporabljati najprej naravni plin, potem pa efektivnejše kurilno olje. število bakrenih šob so pri 24 t Thomas konvertorju št. 7 v Rombas zmanjšali od 300 na 6 -notranja bakrena cev 0 20 mm za vpihovanje kisika 165 Nm3/min in 12 atm, zunanja železna s spiralnimi rebri za dovajanje hladilnega olja — 10 atn, 85,8 % C — 13,4 % H2 in 3 l/t jekla (gl. si. 3 in 4). — proces in konstrukcija konvertorja se imenuje LWS (po investitorjih — Creusot-Loire, de Wendel, Spruncks & Co.). Poročila o tem so obširna in detajlna10. — Ker je žilavenje skozi dno manj burno, je bilo mogoče zvišati nivo taline od 78,5 na 96 cm, težo pa od 24 t na 30 t. — Izdelana jekla so — 412 425 425 I I " T Ji' \ i !! ji j! .; ii 1,02 — 1,02 1,02 i ' j! jI II M l! !i ogljikovo jeklo — 0,24 0,24 Slika 3 Razporeditev šob v LWS konvertorju Shema LWS konvertorja Slika 4 LWS konvertor v Rombas imela C: 0,02—0,04 %, Mn: 0,03—0,07 %, P ca. 0,025 %, S ca. 0,015 %, N2 ca. 0,0015 %, H2 — 0,0004 do 0,0007 %, 02: 0,08—0,10 %; temperatura se dvigne na 1615° C. Žlindra ima normalno sestavo Tho-mas žlinder s 17 % P205, % Fe je za 3 % višji, % MgO pa nižji. Obrabi dna in sten sta sinhroni-zirani in je poraba dolomita pri 500 šaržah ca 3—5 kg/t jekla. Proizvodni in časovni izkoristek sta se pri LWS konvertorju zvišala za okrog 67 %. — Zaradi razkroja olja znaša % H2 0,0005—0,0008, zato jeklo med 50—60" premešajo s C02 —, N2 — ali Ar ter se H2 zniža na 0,00025 do 0,00035 (2,8 — 3,9 cm3/100 gr). Izdelane bilance kažejo, da je mogoče uporabljati znatne količine odpadkov ali metaliziranih peletov; pri grodlju s ca. 0,8—1,0 % Si, 4 % C in 0,6 % Mn bi bilo mogoče šaržirati teh v količinah 25—30 % kovinskega vložka. Namesto 64 Nm3 02 pri fosfornem grodlju in 30 % odpadkov se rabi pri jeklarskih grodljih ca. 52/60 Nm3 02; šarže se podaljšajo za ca 5' (žilavenje 15' mesto 10'). Ob ogledu prvega 24-tonskega Thomas-konver-torja za 30 ton v Rombas (junij 1973) po LWS postopku so se ob 400 talinah postopoma zatalile 3 šobe od šestih. Te tri so prevzele obremenitev s kisikom za vseh 6. Zelo uspelo je tudi vpihovanje na pod 500 mi zmletega apna skozi šobe. Ena sama šoba prenese 1/3 vsega apna, ki je potreben za tvorbo fosfatne žlindre. — Izplakovanje H2 v jeklu vršijo z N2 in z zrakom med zadnjimi 40—60" —. Ker so vse regulirne in deloma avtomatizirane instalacije pri tem prvem LWS konvertorju vidne, je le tu mogoče zasledovati delovanje črpalk za olje, pritiske, dodatke 02 — zraka — dušika — potek žilavenja. — Preseneti zmanjšanje akustičnih efektov. LWS postopek je nov, velik uspeh v jeklarstvu. V minetnih revirjih začenjajo predelovati obstoječe Thomasove na LWS-konvertorje: kvaliteta jekla je enaka jeklom LD, oziroma LDAC konvertor j ev; brez spremembe notranjih dimenzij se zviša teža talin za okrog 30 °/o, proizvodnost pa za 25—30 %; zdržnost obzidja je večja; lažje je avtomatizirati proces. Ni še rešeno vprašanje enostavnega čiščenja plinov brez zgorevanja, ker zvišani % H2 v plinu razširi eksplozijsko področje in bo verjetno, zlasti pri manjših konvertorjih, potrebno vžgati plin pod kotli s prebitki zraka, podobno kot v prvi fazi razvoja LD konvertorjev. Ker so proizvodni stroški SM-jekel previsoki celo tam, kjer imajo odveč koksarniškega plina in katranov, jeklarne so pa zadosti visoko grajene, se SM peči podirajo in zamenjujejo z LWS konver-torji. V jeklarni v Hagondange so na primer v 5 mesecih porušili 1 SM-peč za 170 ton in 4 SM peči za 120 ton. 2 Thomas konvertorja za 45 ton predelujejo v LWS za 60 ton in bo en sam zmogel proizvodnjo, ki bo za ca. 20 % večja kot je bila proizvodnja 4 SM peči. Prav tam bodo v LWS konvertorja predelali še 2 Thomas za 25 ton. To se dogaja tudi v ostalih Thomas jeklarnah, gradijo se pa tudi novi objekti in konvertorji za 60, 100, 120 ton, ki so grajeni kot simetrične, centrične LD hruške. OBM konvertor11 je tehnološko in konstruktivno podoben LWS konvertorju. U. S. Steel Corp. in Maxhiitte so v letih 1970/71 razvile svoj prvi 40-tonski konvertor, kjer 02 prav tako vpihajo skozi dno, le da je tu hladilno sredstvo naravni plin. Ta sicer manj učinkovito hladi šobe, vendar zadostno. Po zaključnem izplakovanju in preme-šanju z N2 — Ar odpravijo tudi tu v jeklu raztopljeni H2 do zahtevanih najmanjših ppm. V Franciji, Luksemburgu in Belgiji je nujno zamenjati Thomas konvertor je z LWS — in ustaviti drage SM jeklarne. Na področju OBM konvertorja pa naj ta predvsem omogoči ustavitev SM peči kapacitet od 80 do 250 ton. Za LWS in OBM konvertorja lahko rečemo, da sta na pohodu in se z njima začne renesansa že na smrt obsojenega Thomas konvertorja, pa tudi postopno odmiranje SM peči po 100 letih njene dominacije v proizvodnji kvalitetnih jekel, ki pa je nasproti 02 — konvertorskim jeklom predraga. Ta dva konvertorja bosta gotovo postala nevarna tekmeca LD in LDAC konvertorjem. Ce jeseniški železarji dosežejo in obdržijo proizvodnjo surovega železa pri 200.000 ton letno, bi z vložkom 70 % tekočega grodlja in 30 % lastnih odpadkov, starega železa, metaliziranih peletov mogli s proizvodnjo 35-tonskega LWS konvertorja ustvariti letno ca. 260.000 ton (2 zaporedni talini po 35 ton), pri zvišani proizvodnji ca. 300.000 ton grodlja pa 400—450.000 ton kvalitetnega O, - konvertor-skega jekla, zlasti mehkih silicijevih in visokolegi-ranih kvalitet, kjer naj bo % C pod 0,02 %. SM peči 1—5 bi bile porušene, SM peči 6 in 7 bi mogli biti za rezervo. Ker LWS-konvertor namesto naravnega plina rabi kurilno olje — pride predvsem v poštev. Kot kaže študijski predprojekt, bi mogla biti po- stavljena v obstoječo martinarno taka konvertor-ska instalacija brez večjih konstrukcijskih sprememb in posegov. Zelo ugodno je hitro zaporedje konvertorskih šarž tam, kjer se vlivajo jekla na »konti-strojih«. Ti so železarni Jesenice potrebni in so tudi predvideni. Več o teh možnostih pozneje. Linde Division od UNION-CABIDE — Corp. in Joslyn so 8 let razvijali AOD-konvertor, ki je bil namenjen s kapaciteto 17 ton za proizvodnjo Cr in CrNi nerjavnih in visokotemperaturnih jekel12. Žilavenje v konvertorju v elektro-obločni peči prej staljenega surovega jekla poteka z 02 in Ar, katerih razmerje se menja od 3:1 na 2:1 in končno na 1:2. Po fazi odžvepljanja, legiranja, dezoksida-cije sledi še izplakovanje z Ar. Na tono jekla porabijo 15—25 m3 02 in 18—23 m3 Ar. Tako tehnologijo uporablja tudi jeklarna v ILssa-Viola, ki proizvaja letno za 40.000 ton takih jekel, spada pa k C. M. I. Princip prvotno s paro hlajenega LWS konver-torja sta za proizvodnjo Cr-CrNi-nerjavnih jekel za Uddeholm v jeklarni Degerfors razvila O. Johns-son in A. Eriksson13. Shema poskusnega konver-torja in potek štirih faz procesa — oksidacija Si — oksidacija C — dezoksidacija in redukcija s Fe Si — izplakovanje vodika z Ar brez vakuuma — kažeta sliki 5 in 6. Poraba Ar je znižana na ca. samo 1 Nm3/t jekla ter se zniža % H2 na 5 ppm. 70-tonski konvertor je v gradnji. V kateremkoli kisikovem konvertorju iz čistega grodlja in čistih odpadkov izdelano jeklo je kvalitetno, je tudi kvalitetnejše kot so ogljična in nizko Slika 5 Projekt konvertor j a za Uddeholm postopek Slika 6 Potek žilavenja po Uddeholm postopku legirana martinska in elektrojekla. Konvertorji LWS in OBM so torej določeni za proizvodnjo kvalitetnih jekel, zlasti tistih z zelo nizkim C. Žilavenje je mirnejše, obraba sten in dna enakomerna, vzdržnost zelo velika, proizvodni stroški ugodni. Zaradi nižjih višin so tudi gradbeni in investicijski stroški manjši. To pa so prednosti, ki so pomembne pri sodobnih malih proizvodnih enotah, ne pa toliko pri kapacitetah jeklarn od 4 do 10 milijonov ton surovega jekla. IRSID-ovo kontinuirno žilavenje Istočasno, ko so se francoski metalurgi trudili rešiti problem vpihavanja kisika skozi dno kon-vertorjev, je IRSID v svojem institutu v Maizieres les Metz razvijal tehniko in instalacijo za kontinuirno žilavenje grodlja14. Mala industrijska naprava za žilavenje ca. 25 ton grodlja na uro je bila nato grajena od 1969 do 1971 v bližnji Thomas jeklarni v Hagondange. Ob zaključku dvoletnega kampanjskega obratovanja je bilo v začetku decembra 1972 predvajano delovanje te naprave za »affinage continu« pred številno mednarodno strokovno publiko, ki je mogla ugotoviti uspešnost tega postopka in veliko specifično storilnost majhnega in nizkega reaktorja, katerega je tudi mogoče postaviti v vsako SM- ali Thomas jeklarno. Izredno intenzivna specifična storilnost je dosežena z dejstvom, da skozi kratko kopje vpihavana kisik in zmleto apno na neprekinjeno dotekajoče surovo železo povzročata penečo se emulzijo grodlja — žilndre — plina. V zelo kratkem času tako žilavi j ena emulzija jekla s ca. 0,04—0,06 °/o C preko praga odteka v dekantator, kjer se žlindra in jeklo ločita in vsak po svojem koritu neprekinjeno odtekata. Izžilavljeno jeklo doteka v 40-tonsko peč z indukcijskim kanalom za mrežno frekvenco in 800 KVA moči, kjer jekla dezoksidirajo, po potrebi naogljičijo, legirajo in po ca. eni uri odlijejo v šaržno ponev. Za to rabijo na tono jekla 8 Kwh. Obe nagibni ponvi, ki dobivata iz mešalnika grodelj, reaktor z dekantator jem, industrijska indukcijska kanalna peč kot zaključni agregat — so kot celota in vsak zase metalurško in tehnično dognani in zanimivi. Slika 7 kaže shemo te naprave, slika 8 prerez LD jeklarne in slika 9 prerez jeklarne po IRSID-u, obe za 750.000 ton surovega jekla letno. Evidentno je, da je slednja cenejša v gradbenih stroških, za katere računajo, da so za ca. 1/3 nižji od odgovarjajoče LD-jeklarne za isto kapaciteto. Bistveno pocenitev pomeni čiščenje plina z enostavnimi mokrimi čistilci. To je mogoče zaradi dejstva, da penjenje emulzije v reaktorju v glavnem absorbira Fe^-aerosole, ki pri LD-konvertorjih zahtevajo izdatne investicije za čistilne naprave. Hlajenje je mogoče s starim železom, metalizi-rano rudo ali s surovo rudo. Navajamo primer za delo s starim železom: V reaktor pride na tono jekla: 785,5 grodlja z 4,5 % C, 0,7 % Si, 0,17 % S, 0,7 % Mn — temperatura je 1300° C; 42,2 Nm3 02, 58,3 kg apna, 280,8 kg starega železa, 6,3 kg rude (ki je ekvivalentna 6,3 X 4,5 — ca 28,5 kg starega železa). Iz reaktorja odhaja: 65 Nm3 plina z 80 % CO + 20 % C02 z fiz. in kem. toploto ca 193.000 kcal; 129,5 kg žlindre z bazičnostjo % CaO + MgO = 3,5 in 20 % Fe °/o SiO + 5205 1000,0 kg jekla z ca 0,06 % C, 0,015 % P, 0,15 % Mn in s temperaturo t = 1600° C. Izkoristek Fe ca 97 %. Energetska bilanca kaže, da pride v reaktor in se razvije v njem 441.700 kcal/to, — porabi in odhaja ista količina, ne upoštevajoč kalorično vrednost 52 Nm3 CO. Čeprav so na tono jekla sestava, količina in temperatura odhajajočih plinov konstantna, izkoriščanje plina na pr. za proizvodnjo pare v projektih še niso predvideli. Med številnimi drugimi poizkusi, kako priti do kontinuirnega žilavenja grodlja (BISRA, VOEST, WORCRA in dr.) je IRSID-ov postopek najbolj dognan. Njegovo predvajanje je dokazalo, da bi ta postopek nekoč mogel postati industrijsko pomemben. Potrebno pa je ugotoviti, da bi njegov razvoj zahteval še veliko dela in denarja. Nizka višina IRSID-ove instalacije, ki ima za veliko proizvodnjo zaradi svojih minimalnih višin prostora na mestu vsake podrte SM-peči, pa je dobila tekmeca v danes že preizkušanih OBM, LWS-kon-vertorjih, ki prav tako ne zahtevajo višin. Razvoj IRSID-ovega kontinuirnega žilavenja je prišel torej nekaj let prepozno ali pa kakih 10 let prezgodaj spričo naporov za računsko vodenje in avtomatizi-ranje kompleksnih proizvodnih procesov. prebod Kontrola dotoka grodlja ŽILAV EN JE PEČ z indukciskim kanalom Slika 7 Shema kuntinuirnega žilavenja IRSID Slika 8 Osnutek jeklarne LD — za 750.000 t jekla — 1973 Elektroobločne peči Visoka storilnost elektro-obločnih peči, bodisi da so to HP ali UHP, omogoča veliko proizvodnjo. Nekdaj določena za proizvodnjo specialnih in Iegi-ranih jekel, je postala elektro-obločna peč agregat za masovno proizvodnjo. Kratko trajanje šarž se lepo usklajuje s tehniko kontinuirnega vlivanja. O njih so bila napisana številna poročila, predavanja na kongresih ter primerjaj material pod (15). Ob v začetku navedeni proizvodni prognozi jugoslovanskih železarn za leto 1985 je delež elektro-jekla predviden z okrog 23 %, od tega je delež slovenskih železarn okrog 2/3. Kolikor bolj se manjša zaradi previsokih proizvodnih stroškov količina v SM pečeh izdelanega jekla, toliko večji bo moral biti delež elektro-obločne peči v jeklarski proizvodnji, ki je prvenstveno agregat za pretaljevanje starega železa, če računamo, da bo leta 1985 na razpolago ca 480 kg starega železa na tono surovega jekla, od tega ca 200 kg zbirnega starega železa, 280 kg pa svežih odpadkov (od lastne predelave in finalizacije), bo število elektro-obločnih peči moralo še naprej rasti, večale se bodo tudi njihove storilnosti in kapacitete. L. Fiige in sodelavci (16) navajajo sledeče specifične porabe starega in svežega železa na tono surovih ingotov za posamezne postopke v letu 1972: kisikovi LD, LDAC konvertorji 248 kg/t SM-peči 760 kg/t elektroobločne peči 930 kg/t Thomas-konvertorji 100 kg/t Skupno 405 kg/t Ker so možnosti, da kisikovi konvertorji, zlasti velikih kapacitet, zvišajo delež odpadkov, starega železa ali Fegobe na 300, s predgrevanjem celo na 400—450 kg/t, moramo vseeno računati s tem, da bo delež elektro jekla v svetovni proizvodnji rastel in da se bo gibal okrog 25 °/o. Naše železarne bodo torej s 23 % približno v isti vrsti. Čeprav ima elektro-obločna peč že dolgo tradicijo, je pa vendar še dosti pomanjkljivosti ener- +21300 +16000 -6500 +5400 L------' -34G0 Slika 9 IRSID Osnutek jeklarne za kontinuirno žllavenje 750.000 to.n jekla — 1973 getskega značaja, vzdržnosti zidovja in obokov (17), zlasti kadar gre za peči velikih storilnosti (HP in UHP-peči). Pojavljajo se tehnološke novosti, ki naj delo elektropeči omejijo le na fazo taljenja (glej poglavje o kombinaciji agregatov in postopkov). V vsakem primeru pa delo elektro-obločne peči zahteva, da so izpolnjeni nekateri pogoji, kot so na primer: Razvrščanje starega železa in svežih odpadkov po kvalitetah in vsebini kvarnih oligoelementov; priprava vložka s sodobnimi specialnimi stroji, da bi dosegli teže vložka od 1—3 ton/m3, za kar pa so potrebne znatne investicije, ki so najprimernejše kot centralizirane priprave v velikih zbiralnih in potrošniških okoliših. Elektrojeklo ima višje odstotke N in H kot SM-jeklo, kjer imamo neprekinjeno splakovanje s CO vse do preboda; še čistejša so LD jekla. To zahteva dodatne operacije za splakovanje in eva-kuiranje z natego, s pretakanjem, z raznimi dupleks in tripleks postopki. Pravzaprav je tehnologija proizvodnje čistih elektro jekel še v razvoju. Primeri vpihovanja dodatkov apna, apna jedavca, apna — grafita, CaC, — SiC, FeSi, CaSi ali po IRSID-u apna s kisikom skozi kopje v staljeno kopel kažejo, koliko možnosti je in koliko dela še čaka elektro-jeklarne. Velika ovira za večji razmah elektrojeklarstva je v Evropi in v svetu naraščajoče pomanjkanje elektroenergije, ki bo toliko dražja, kolikor manj je bo in kolikor večje bodo zahteve po konstantni in kvalitetni dobavi. Ta je mogoča le, če so na razpolago primerne rezerve za termo in nuklearne centrale za kritje sezonskih in dnevnih konic, za dobe remontov. Take zadostne rezerve močno podražijo investicije, ki so toliko večje, kolikor večja je poraba električne energije. Pričakovano konstantno pomanjkanje električne energije — in pričakovati je pomanjkanje energij vseh vrst — bo trajalo vse do tedaj, ko bodo smeli in mogli mimo »petih velikih« vsi »mali« proizvajati električno energijo v vročih plutonij-skih reaktorjih. Ni verjetno, da se bo to zgodilo že v prihodnjih 25 letih. Še mnogo bolj odmaknjena je možnost izkoriščanja neizčrpne sončne energije za proizvodnjo električne energije. Večja proizvodnja elektro jekla bo zahtevala večji uvoz grafitiranih elektrod s premeri 400— —550 mm. Pri porabi povprečno 5 kg elektrod na tono elektro jekla bomo morali uvoziti za ZPSŽ 3.500, oz. 5.000 ton letno, za proizvodnjo 1,700.000 ton elektro jekla ca 8—9.000 ton. Za navedene dimenzije in količine tovarna v šibeniku ni opremljena. Ce bi te količine proizvajali doma v za to zgrajeni novi tovarni, so za njo potrebne znatne investicije in bi ta proizvodnja zahtevala še dodatnih 100—120 milijonov kwh letno. To je vprašanje, o katerem bo UJŽ morala razmišljati. Indukcijske peči Jeklarske indukcijske peči, grajene za srednje frekvence od 1000—3000 Hz (5000), imajo funkcijo pretaljevanja legiranih jekel, ferozlitin, nikla in drugih dragih zlitin in kovin. V kvalitetnih železo livarnah uporabljajo indukcijske peči za mrežno frekvenco, največkrat z indukcijskim kanalom, ki prevzamejo od kupolk železo, da uravnajo kemično sestavo z zlitinskimi dodatki in njihovo temperaturo. — V novejšem času peč z indukcijskim kanalom za mrežno frekvenco dobiva pomen v Thomas, LDAC, v LD in elektro jeklarnah, da razbremenijo drage glavne talilne agregate zaključnih operacij: desoksidacija, legiranje, uravnavanje liv-ne temperature. SI. 10 kaže diagram (a) za porabo Kwh/t jekla za peči z enim induktorjem a 800 ali 1100 Kw, da obdrže nivo temperatur za kapacitete peči od 25 do 75 ton, oziroma z dvema induktor-jema a 800 oz. 1100 Kw za kapacitete peči 75—150 ton, diagram (b) za gornje pogoje pa hitrost pregrevanja v °C na uro, če se na pr. dodajo desoksi-danti FeMn, FeSi. Diagram SI. 11 daje primerjavo padca kisika v ppm po pomirjenju z 1.8'kg FeSi/t v elektroobločni peči (6 t) in peči z indukcijskim kanalom. IRSID-ova poročila o razvoju tehnologije mrežne indukcijske peči kot dopolnilnemu agregatu za poboljšanje kvalitet (znižanje vključkov, P, S, N) in proizvodnih stroškov ogljičnih in legi-ranih jekel so šele deloma dostopna (18). Taka peč, opremljena za evakuiranje, je razvita šele za do 20 ton kapacitete. Specifična storilnost (kW/t ) 50 100 Kapaciteta (1) 50 100 Kapaciteta (t ) Slika 10 Termične karakteristike industrijske peči s kanalskim induktorjem Vsebnost 0 Total Raztop. V ravnotežju Obtočna peč (61 ) A 0 <—1-1—> Peč s kanalom!8t) ▲ • - M ■ Slika 11 Primerjava dezoksidacije s FeSi v obločni in kanalski peči Metalizacija rud — direktni procesi Pri proizvodnji le 1 milijona ton surovega jekla potrebujejo vse tri jeklarne 1,1 milijona ton vložka. Ker bodo štore v bodoče proizvajale le specialne vrste livarskih grodljev, Jesenice pa edine dale letno 200.000 ton jeklarskega surovega železa, bodo vse tri jeklarne rabile letno skoro 1 milijon ton lastnih odpadkov, odpadkov od industrijske predelave in finalizacije ter zbirnega in uvoženega starega železa. Računajmo, da rabi 700.000 ton elektro jekla ca 50.000 ton surovega železa, 400.000 ton SM-jekla pa 200.000 ton surovega železa, potem bo potrebno računati z vložkom: ca 30 % lastnih odpadkov ali 300.000 ton jugosl. zbirno staro železo 200.000 ton (?) kupljeno surovo železo za el. jekl. 50.000 ton povratek od domače finalizacije 100.000 ton od tega ca 15.000 ostružkov) tekoče surovo železo 200.000 ton uvoz starega železa 750.000 ton 350.000 ton oz. 365.000 ton Ta količina starega železa bi mogla biti v celoti ali deloma krita z uvoženimi ali doma proizvedenimi metaliziranimi peleti ali briketi. če pa raču- f Vsebnost kisika (ppm) 100 -Dodatek- 1,8 kg FeSi 5 10 15 20 Čas y min po dodatku naj o naše železarne na izvoz vsaj 100.000 ton valjanih ali doma neobdelanih proizvodov, se od teh ne bodo vračali odpadki predelave in finalizacije, tudi ne po povprečno računanem vračanju po 20 letih. Še ostrejše se postavlja vprašanje uvoza Fe substance, če bodo naše jeklarne v bodoče pri intenzivnejšem izkoriščanju svojih kapacitet za 1,100.000 surovega jekla rabile ca 1,220.000 ton vložka in bo pri boljših tehnoloških ukrepih padla količina lastnih odpadkov pod 30 %. Primorani bomo dnevno uvoziti ali izdelati 1000 do 1100 ton Fe-surovin, sposobnih za neposredno pretaljenje in žilavenje. Naše tri železarne bi torej potrebovale ca. 350.000 do 400.000 ton v »direktnem procesu« izdelane metalizirane rude, peletov ali briketov. Ta količina bi zrasla še za okrog 200.000 ton, če bi pogasili plavže na Jesenicah in bi se orientirali na izključno proizvodnjo elektrojekla. Direktni procesi zahtevajo za metalizacijo žganih peletov redukcijska plina CO in H2, ki ju normalno proizvajajo s katalitično konverzijo predvsem naravnega plina po postopkih, ki so na prodaj. Plin CO in H2 pa je mogoče proizvajati tudi iz trdnih goriv, kot so nekoksni, črni premogi ali tudi domači tipa Zagorje. Svetovne zaloge nekoksnih črnih premogov so izredne in bodo za dolgo preživele nafto in naravni plin. Postopki, kakršen je na pr. Koppers-Totzekov, bi dal na tono zagorskega premoga ca. 1000 m3 očiščenega plina s ca. 66 % CO, 31 % H2, 3 % CH4, N2, C0219. Plinski generator za tak plin je grajen za zmlete premoge ali za mazut. Izdatki za glavne surovine za gazifikacijo goriv s paro in 02, za el. energijo, vodo, bi po približnih računih bili za proizvodnjo 1 tone Fe-gobe pri ceni 226 din za 1 tono Zagorskega, 400 din za tono črnega premoga, 560 dinarjev za tono mazuta (olje S) in 800 din za 1000 Nm3 naravnega plina na 736, 950 oz. 1600 din. Pri ceni 260 din za 1000 Nm3 naravnega plina, katerega dobiva danes železarna Sisak, bi prišli ti izdatki na ca. 890 din/tono Fe gobe. V primeri s premogom bi 1000 Nm3 naravnega plina ne smelo stati več kot 220 din. Pri taki ceni in pri ceni 540 din za 950 kg Fe v surovi Itabiri frco vagon Bakar, bi stala 1 tona Fe-gobe z ostalimi izdatki okrog 1380 do 1450 din. To je pa cena, katero je mogoče plačati le, kadar je zahtevan zelo čist in bogat Fe-vlo-žek. Izbirati in odločiti se je potrebno za: racionalno proizveden grodelj s 30 % železarskih odpadkov, žilavljen s ca. 55—60 Nm3 kisika v LWS (ali LD) konvertorju, ali pa staro železo — metalizirani -~-n" »i iPLjjLT ; 2 3 i s e r Slika 12 Proizvodnja redukcijskega plina po K. T. iz premogovega prahu Slika 13 Proizvodnja redukcijskega plina po K. T. z vplinjanjem olj- peleti z 0,5—1,0% C — 500—550 kwh in 5—6 kg. elektrod. Taka alternativa se postavlja za Jesenice, ne pa za Ravne in štore. Industrijsko preizkušeni in dognani so nekateri postopki, med katerimi je predvsem vredno omeniti: SLRN postopek s trdnimi gorivi, zlasti pa Purofer postopek (ATH — Oberhausen, za 500 ton na dan) in Midrex-postopek, katerega je razvil Korf do industrijskega in veleindustrijskega obsega. Ti postopki rabijo 3,2—3,5 mega kalorij za tono Fe-gobe. Poleg cen za rude ali žgane pelete določajo stroške in cene torej predvsem cene za uporabljane reducente, zlasti za naravni plin. Primerjajoč Purofer in Midrex-Korf postopka in naprave, je mogoče ugotoviti, da, čeprav sta oba dognana, ima pa Midrex-Korf z 2, oz. 3 napravami, zlasti pa z gradnjo objekta za 4 milijone ton meta-liziranih peletov v SSSR pred »ATH-Purofer« napravo, velik naskok. Najmanjša ekonomična enota naj proizvaja vsaj 1000 ton Fe gobe dnevno kot pelete ali brikete. To bi odgovarjalo potrebam naših elektrojeklarn. Za 330.000 ton metaliziranih peletov letno bi bilo potrebno uvoziti skoraj pol milijona ton žganih peletov z vsaj 95 % Fe203. Žgani ali metalizirani peleti so pa tudi hladilno sredstvo za kisikove kon-vertorje, do ca. 30 % rudnega vsipa so dobrodošli plavžarjem. Ce so predreducirani, se še dodatna zniža poraba koksa v plavžih. Ce ne bodo v bodoče države latinske Amerike in zahodne Afrike dobavljale le žgane pelete, ampak jih bodo tiste, ki imajo tudi naravni plin, na mestu metalizirale, potem v naših uvoznih lukah, Bakru ali Kopru ali tudi ob največjem potrošniku, ne bo potrebno graditi redukcijskih naprav. Drugače pa bi bilo postavljeno vprašanje, če bi šlo za izkoriščanje silnih odvečnih toplot v hitri plutonij ski nuklearni centrali, če bi taka bila zgrajena pri nas. Kombiniranje agregatov in postopkov že pred precej desetletji so bili opuščeni du-pleks postopki, kot so žilavenje v kislem konvertorju in rafinacija ter dokončanje taljin v SM ali elektroobločnih pečeh, predžilavenje v aktivnem mešalcu in dokončanje v SM peči in podobno. Dupleks ali celo tripleks postopki so sami po sebi dragi, upravičeni le takrat, kadar se z njimi bistveno izboljša kvaliteta ali z relativno manjšimi inve- sticijami bistveno dvigne proizvodnja, kar opraviči višje prodajne cene ali zniža proizvodne stroške zaradi večjih realizacij. IRSID-ovo kontinuirno žilavenje je primer za nujnost vključenja drugega finalnega agregata. To bo potrebno tudi pri vseh drugih kontinuirnih žila-vilnih procesih, ki so danes šele v fazi razvoja. Rafinacija, naogljičenje, legiranje in dezoksida-■cija nekvalitetnega Thomas jekla v 40-tonski indukcijski peči za mrežno frekvenco je afirmacija take peči za številne kombinacije, zlasti ker znaša njena nabavna cena le 1/4 do 1/3 cene za indukcijske peči ali indukcijske opreme za srednje frekvence za enake namene. Te cenene peči se morejo uspešno vključiti v delo malih in srednje velikih obločnih peči, da prevzamejo od njih vse zaključne operacije, ki rabijo po raztaljenju vložka za rafinacijo, legiranje in izdelavo talin le še 1/4 do 1/5 toka, katerega jim dajejo njihovi transformatorji, grajeni za velike talilne storilnosti. Elektroprenosnim podjetjem so dobrodošli diagrami enakomernega odvzema toka brez velikih periodičnih nihanj. Če so take zaključne peči opremljene še za evakuiranje izdelanega jekla, je to dodatna možnost za poboljšanje kakovosti. Indukcijsko dodatno gretje ponev razširja in poboljšuje »metalurgijo ponev« in se po kateremkoli postopku vršijo v ponvah: izplakovanje z Ar, N2, legiranje, dezoksi-dacije, evakuiranje velikih kovaških ingotov, evakuiranje z natego, s pretakanjem in podobno. Indukcijske peči, ali samo tuljave za srednjo frekvenco, v katerih se jeklo dokonča v vanje nameščenih amagnetnih ponvah z vakuumom ali brez njega, postajajo že redna dopolnitev žilavenja v ki-sikovih konvertorjih, zlasti tedaj, ko gre za izredno mehka in močno legirana jekla. Seveda so kombinacije dveh ali celo treh agregatov, na pr. po postopku ASEA-SKF, ASEA-MR drage in upravičene le tam, kjer naj se poboljša in dvigne proizvodnja specialnih in plemenitih jekel. Upoštevajoč kvalitete v kisikovih konvertorjih do skrajnosti razogljičenih nerjavnih, visokotempe-raturnih elektro jekel, realizirajo elektrojeklarne tudi zaporedje: elektro-obločna peč — kisikov konvertor — vakuumska indukcijska peč ali ponev. Sicer se pa prebije kot kvalitetna dupleks tehnologija: kisikov konvertor — indukcijska peč za mrežno ali srednjo frekvenco, z evakuiranjem ali brez. V skupino dupleks postopkov moramo šteti tudi pretaljevanje legiranih jekel pod žlindro, zlasti tistih visokolegiranih, ki neugodno kristalizirajo v navadnil kokilah. Vsestranske preiskave jekel, pretaljenih v številnih EPŽ pečeh na svetu in v 1-do 2-tonski na Ravnah, bodo omogočile primerjave raznih dupleks in večstopenjskih postopkov med seboj, dale odgovore na vprašanja, za katere vrste jekel so posamezni postopki najprimernejši in glede proizvodnih stroškov najugodnejši. ASEA-Stora (ASP) — postopek, o katerem so prvič poročali 1. 197020, je sestavljen iz serije operacij: razpršenje jekla v kapljice, ki se na dnu reci-pienta pod zaščitno atmosfero strdijo, v drugi posodi z vibriranjem med seboj stisnejo, nato v mrzlem stanju izostatično kompaktirajo v cilindrične sirovce pri 4000 atn., oblikovanci segrejejo na 1150° in pri tej temperaturi pod izostatičnim pritiskom 1000 atn. dokončno izdelajo kot konven-cionalni ingot za nadaljnjo vročo predelavo. Taka kombinacija granuliranja tekočega jekla z operacijami prašne metalurgije da seveda brzorezna jekla in druga z močnimi segregacijami v kvalitetah, katerih strukture so v vseh smereh pop. homogene. Primer miniželezarne v Decazeville Ta v centralni Franciji ležeča železarnica je poučen primer sodobnega koncepta, po katerem je bil zgrajen ta objekt, predvsem iz lokalnih, so-cialno-ekonomskih razlogov, leta 196921. Dejstva, da so morali okoliški premogovniki in železovi rudniki zmanjševati proizvodnje, da naj 80 km oddaljena koksarna še naprej dobavlja koks malemu plavžu s 300 m3 volumna, ki pa je mogel le majhen del hematitnega grodlja prodati lastni livarni in šibkim okoliškim livarnam, ni pa več mogel dobiti rentabilnih cen za večje količine in na večje razdalje — vse to je grozilo, da bi še bolj nazadovalo gospodarstvo tega centralnega dela Francije, ki velja za »nerazvit okoliš«. Neposredni sosed plavžu je ne velika valjarna valjanih cevi (obrat skupine Vallourec), ki rabi kvalitetna, ogljična in srednje-legirana jekla kot okroglice s premerom 85 do 160 mm, zlasti za APJ in podobne kvalitetne cevi. Čistost domačih rud Batere za obstoječi plavž, pomanjkanje starega železa v okolici, kvarni oligo-elementi v njem so narekovali, da se v projektu izključi proizvodnja elektro jekla. Slika 14 kaže shemo železarne v Decazeville, ki naj bi proizvajala od začetnih 90.000 ton končno 150.000 ton surovega jekla, predvsem za sosednjo valjamo cevi. Na razpolago so dobili za to izgradnjo ca 300 ffr. za tono jekla in leta. Zgrajena je bila DW-LI aglomeracija za 500 do .. _ , n CaO 600 ton bogatega bazičnega (1,7—1,8 =-) sjn- SiO tra s ca. 60 % Fe na dan. Ker ni zadosti lastne rude, uvažajo preko Bordaux-a še hematite Nimba in Ita-bira (65—60 % Fe), iz Bilbao pa tamkajšnje čiste piritne izpražke. Pred aglomeracijo se praženje lastne rude, drobljenje in Masiranje opravljajo pri rudniku; kosovna ruda z 8—40 mm gre neposredno v silose za vsip, ostale — 8 mm frakcije se zmeljejo in sintrajo na DW-LI traku, ki ima 14 m2 sesalne površine, 3,5 m2 izenačevalne in 7 m2 hladilne. Dobijo 41—45 ton sintra na m2/dan, frakcije pod 12 se vračajo, ostalo gre v plavž, ki dela brez starega železa, brez olja in 02, s temperaturo zraka od 950° C in porabi za 1 tono grodlja (4,3 % C, 2,3—2,5 % Mn, 0,50 Si) 510 kg koksa (11 % pepela). Ta grodelj konvertirajo v mehko jeklo v LD-konvertorju z le 15—18 ton kapacitete. Zaradi nesoglasja kapacitet plavža — konvertorja — livnih strojev, je pred konvertorjem 300-tonski mešalec — za konvertorjem pa pred 3 stroji za kontinuirno vlivanje 3 18—20-tonske CEM-BBC indukcijske Slika 15 Konti stroj z vrtečo kokilo in indukcijsko pečjo v jeklami Decazeville peči s kanalskim induktorjem, ki so opremljene za evakuiranje jekel. Peči imajo instalirano moč 900 kVA, 240 V, 50 Hz, kondenzatorska baterija 1110 KVAr. 800 kw pregreva 18 ton jekla, z 0,8° C na minuto. Za temperaturo 1650° in taline 18 ton rabijo 21 kwh/tono. Evakuiranje dosežejo na 0.3 Torr pri storilnosti 25 kg zraka na uro. Jeklo se vliva v treh vertikal, konti-strojih. Dotočne vmesne ponve imajo vsebino 800 kg, zapore so drsne. Iz razdelilcev teče jeklo tangencialno v kristalizatorje, ki se pa po postopku CLE vrtijo s 50—150 obrati na min. (norm. ca. 100), oscilirajo sinusoidno ter so tipa monoblok s 300 — 500 mm dolžine. Dolžine okroglic 4—6 m se režejo po dogovoru z valjamo (si. 15). Brezhibna površina in eksaktnost premera omogočajo valjarni prihranek dveh egalizacijskih operacij. Ali niso razlogi, ki so določili tehnološki koncept in investicijski program za to mini železarno, kjer sta obstajala le plavž in mala livarna, zelo podobni položaju in pogojem, v kakršnih se nahajajo dostikrat stare železarne? Ce računamo le 14 % za amortizacijo in obresti vloženega kapitala 45 milij. fr. frankov, ki bremenijo sedanjo skromno proizvodnjo, se mora taka obdržati na meji rentabilnosti le s specializirano proizvodnjo kvalitetnih jekel. Proizvodne alternative Zaradi nizke porabe jekla v Jugoslaviji v zadnjih 25 letih in počasnega naraščanja potrošnje in proizvodnje bo tudi še po obdobju 1985/1990 našim jeklarnam na razpolago premalo starega železa. Čistost starega železa in vložka sploh je važna zlasti za proizvodnjo mehkih jekel in jekel z najnižjimi odstotki ogljika, ki so in bodo na Jesenicah približno polovica proizvodnje. Potreben bo nakup velikih količin starega železa zunaj. Po S. Copu22 bodo železarne UJŽ pri planirani strukturi in proizvodnji in boljšem zbiranju morale uvoziti 1975. leta 0,380 milijonov ton, 1985. leta pa 1,1 ali celo 1,5 milijona ton starega železa. Železarne ZP naj bi proizvedle v letu 1985 1,000.000 ton jekla, od tega skoraj 700.000 ton elektro jekla — iz vložka 70.000 surovega železa in 700.000 ton lastnih svežih odpadkov in starega železa. Predpostavimo, da bo pri bodočih strukturah naših železarn 25 % lastnih in predelovalnih odpadkov, to je 250.000 ton, zaradi povečanega izvoza gotovih produktov le 80.000 ton vrnjenih od domačih predelovalcev, od UJŽ bi kvota od zbiranja dala največ 200.000 ton starega železa, plavža na Jesenicah še 200.000 ton grodlja, 70.000 ton pa kupljenega. Naše jeklarne bodo torej rabile po tem načrtu iz uvoza ca. 300—350.000 ton starega železa in metaliziranih peletov ali briketov. Uvoz starega železa je odvisen od deviznih dovoljenj, cene so visoke, nihajo, kakovosti večinoma ne odgovarjajo potrebam, volumske teže so majhne. Nečistih surovin pa ne prenese kvalitetni proizvodni program naših železarn. Izredno velike zaloge koksnih in črnih premogov na svetu, cene bogatih železovih rud, nizki prevozni stroški v veleladjah, so v veliki meri jamstvo, da bodo potrebne količine koksnih premogov, črnih premogov, bogatih rud, žganih ali celo metaliziranih peletov dohajale redno, da bodo cene racionalne in ne bodo presegale redne inflacijske rasti. Razvoj elektro j eklarn ZP nasprotuje razvoju našega elektro gospodarstva. Gradnja novih hidro, termo in nuklearnih central zamuja in zdi se, da se naša republika tudi leta 1985 pri potrebah ca. 12.000 gwh ne bo mogla izogniti stalnemu primanjkljaju električne energije, od 20 do 10 %, konkretno 1.000 do 2000 gwh letno. To bo najprej zadelo elektrojeklarne in ostale elektrometalurške proizvodnje. Bodoča participacija velepotrošnikov — to so tudi železarne — bo dražila električno energijo. Po sedanjem programu izgradnje bo morala samo jeseniška železarna participirati pri izgradnji novih energetskih in prenosnih kapacitet s svojim deležem za okrog 50 instaliranih in njej konstantno potrebnih MW. Spričo takšnih perspektiv smatram, da za naše tri železarne 70 °/o delež elektrojekla v celotni proizvodnji že presega zgornjo mejo za konstantnost in s tem ekonomičnost proizvodnje. Vprašanje, ali naj bo vse jeklo proizvedeno v elektroobločnih pečeh — Ravne in Štore drugače tako že ne moreta— ali pa naj bo še 300—400.000 ton jekla proizvedenega eAHHeHHa iorocAaBCKHX MeTaAAypnraecKHX 3aBOAOB, yMeHb-hihtch c 25,8 % npomAora roAa Ha Bcero 9—10 %. Ilpu cpaBHeHHii C BCeMHpHbIM npOH3BOACTBOM, npOH3BOACTB0 CTaAH b IOyrOCAaBHH, AaJKe h nocAe 1985 roAa 6yAeT eme He3HaiHTeAbHO, HecMOTpa Ha to, mto Ka>KyrnwHce roAOBoe noTpe6AeHHe CTaAH Ha >kmtcah noBbiceTca c 128 Kr. [ipnGA. na 500 kt. rio MHeHHio aBTopa He06x0AHM0, b3hb b yqeT iiMefoiiuisl b pacnopa^KeHHii cpeACTBa AAa HHBeCTHpoBaHHSi, yMeHbuiiiTb b AOATOCPOMHOM riAaHe kjrocaabckos nepHOH MCTaAAyprHH 11 MHAA. T. CTaAH npH0A. Ha 7,2 MHAA. t., npH 1ČM npOH3BOACTBO SAeKTpOCTaAH He AOAaCHO SbITb MeHbHie 1,6 MHAA. T. CTaTHCTHKa YKa3LIBaeT, mto SOAblllble npOH3BOAHTeAH CTaAII B cboio onepeAb TaiOKe SoAbinbie HMnopTepbi «eAe3Hoft pyAbi h SoAb-mbie npoAyueHTbi KeAe3-hoh pyAbi npeACTaBAHioT peBHpbi pyAHHii c coAep>KaHHeM »eAe3a CBbiuie 45 %, oqeHeHbi Ha 307 mhaa. t.; BMecTe c HH3KOKaHecTBeHOH pyAOH sanaebi npeACTaBAaioT 470 mhaa. t. npn roAOBofi pacKOnKH B KOAiraecTBe 6—7 mhaa. t., a noc.ve 1985 r. 10 mhaa. a bo3mo}kho aaace h 13 mhaa. t. b toa, 3anacbi >KeAe3Hofi pyAbi B AbK>6i«i 6yAyT BbrpaSoTaHbi B Tcieiuie 25—30 AeT. TaK KaK 1000 Kr. >KeAe3a b HMnopTHo0 JKeAe3Hoii pyAbi o6xoAaTca AemeBAe ot oSorameHHoft 2teAe3HOH pyAH H3 pyAHHKa AbioGna, to yMeCTHO AAa HaiHHX MCTaAAypriTMCCKHX 33B0AOB MaCTb 6oraTOH HAH ClfiOHCeHHOH PVAbI, TaiOKe B03M05KH0 H peA\'HHpOBaHHbie OKaraniH, HMnopTHpoBaTb. HcnoAHaa 3Ty iieAb, MoatHo npoAOAjKHTb cymecTBo-BaHiia pyAHHKa AbioSna. rcorpac^hmcckoe h, hto kacaetca cbipba, pacnoAoateHHe caobch-ckhx MeTaAAypriwecKHX 3aB0A0B, Tpe6yeT opHeHTHpoBKy np0H3B0A-CTBa SoAee Aopornx Ka^ecT CTaAH. Heo6xOAiiMO TaKace yBeAi«HTb AOAIO KOHeKHAKHX TOIIAHB a TaK>Ke CMecH ra30B CO + Hj, noAyqeHUX ra3H4>HKamie{i >khakhx tohaiib hah yrAa, BAVBaHHeM b pacnop aomhm b corAaciiH onbiTOB, KOTopbie cocToaAncb b CepanHry. PaccMOTpeHbi cnocoSbt LWS, OBM, AOD H cnoco6 H3 Uddel-holm-a, BapnaHTa h TexHHKa npoAYBKH c CMecbio Oj-nap Mepe3 aho KOHBepTopa. OnHcaHa B03M0>KH0CTb nepepaSoTKH HVrvna b CTaAb B KOHBepTOpe BAVBaHHeM KHCAOpOAa B MCTaAAVprHMeCKOM 3aBOAe EceHHye, b CAynae ecAH npoH3BOACTBO Hvrvna b 3tom 3aBOAe 6yAeTb npoAO/UKaTca. IlpHBeAeH cnocoS »affinage continu«, IRSIDA, KaK npiIMep yCT3H0BKH KOTOpbIH AaeT B03M0>KH0CTb BecTH HenpepbiBHoe (J>pHinoBaHiie HyryHa. Otmcmcho, mto pa3BHTiie 3AeKTp0Ayr0B0H neMH h TexH0A0mH np0H3B0ACTBa CTaAH, KorAa Borrpoc o »mhctoh CTaAH«, Tpe6yeT «jHCTyio iuhxty. AaHo onHcaHHe cnocoSoB np0H3B0ACTBa CTaAH Midrex-Korf h Purofer. IIpu paccMOTpe 3thx cnocoGoB mojkho 3aKAK>MHTb, HTO ČCTb B03M0>KH0CTb npHMeHHTb 3TH CnOCOČbl B HaiHHX MeTaAAyprimecKHX 3aB0Aax, noA ycAOBHeM, ecAH 6bi H3 hchakhx TonAHB hah H3 yrAa np0H3B0AHAH peAyKHHOHHbift ra3. rpy6bitt noA-CMOT yKa3aA, MTO a.vh 3TOfi UeAH npHpOAHblH ra3 He AOAJKeH 6bITb Aopo>Ke 220 ahh/1000 m3; yKa3aHO, ito np0H3B0ACTB0 peAVKUHOHHora ra3a no cnoco6y Koppers-Totzek-y peaAHa h3 6ypora yrAa pyAHHKa 3aropbe. Ophhhhbi cyiuecTByiomHX HanpaBAeHHil paaBHTna BceMHpHOH MeTaAAyprHH »ceAe3a sto 6oAbuibie 3anaca >KeAe3Hoft pyAbi. 3th 3anacbi oneHHBaioTCa noKa Ha 263 maa t.; npH mcm GoABnie ne m 72 ma. t. pyAbi coAepacaT cBbirne 55 % aceAe3a. KaacAbift toa BCKpbi-BaiOT HOBbie 3aAe>KH 2ceAe3Hofi pyAH b maa-ax T-ax. TaK»e HeT HeAOCTaTKa hto KacaeTca yrAa AAa KOKCHpoBaHHa; H3BecTHbie noKa 3aAe>KH ueHaTca Ha npnSA. 870 maa- t. Bce GoAee KpynHbie TpaHcnopTHbie eAeHHHbi yMeHbuiaioT pacxoAbi TpaHcnopTa MCTaAAyprnqeCKMX 3aBOAOB-rHraHTOB, pacno\o>KCHHe ko-TOpbix Ha 6epery Mopa hah BOAaHbix nyTeft. mhhh-MeTaAAyprmecKHe 3aBOAbi eMKOCTH 100—300.000 T. CTpoaTca b paHOiiax tac HaxoAHTca Goabiiioc hhcao norpcumcAcii h AoCTaTOHHoe koahmcctbo 5KeAe3Hora CKpana. TexH0A0nraecKaa AHHHa np0H3B0ACTBa cAeAyiomaa: 3AeKTpoAy-roBaa neqb (cKpan, ry6qaToe >KeAe3o) — HenpepbiBiiaa pa3AHBKa-npoKaTHbiH CTaH, c hcm 6oAee circiurHAii3np0BaiiH0H nporpaMMon. B CTaAenAaBHAbHbix 3aBOAax B KOTOpbix np0H3B0AHTca cneuHflAB-Haa CTaAb, a TaiOKe h b 3aBOAax KaMecTBeHHofl CTaAii, Bce GovBrne bboaatb b ynoTpeGAeHHe AynAeKCHbift, Aa«e H TpHnAeKCHbift cnocoGbi, t. e. 3AeKTpoAyroBaa nenb — O2 KOHBepTOp — HHAyKHHOHHaa nenb AAa cpeAHeH 4>peKBeHHHH hah peKBeHijHH ceTH KaK koiicmhlih arpe-raT, b KOTOpbiM oGbiKHOBeHHO o6opyAbiBaHHe AAa 3BaKynp0BaHHa. Apyraa BapnaHTa AvnAeKCHora cnocoGa npeACTaBAaeT: Oz KOHBepTOp (TaM rAe b pacnopa>KeHHH pacnAaBAeiiHbiii HyryH) — HHAYKHHOHHaa neMb, c hah 6e3 3BaKyHpoBaHHa. AaHO onncaHHe CTaAeriAaBHAbHora 3aBOAa b Decaseville, MOAeAH mhhii-MeTaAAVprimecKora 3aboaa c khcaopoahbim KOHBepTopoM, hh-AYKUHOHHbiMH nenbMH, c o6opyAaBaHHeM aah HenpepbiBHora npoH3-BOACTBa 3arOTOBOK AAH CTaAbHblX Tpy6. PaCCMOTpeHHe pbIHOqHbIX TpeHAOB, to KacaeTca CHaSaceHHH c CKpanoM, >KeAe3Hofl pyAofi, o0o>KeHHbIMH H MeTaAAHieCKHMH OKaTbllliaMH h KOKCOM, SAeKTpil-qecKoii 3Heprneft H 3AeKTpoAaMH aah 3AeKTpoAyroBoft nemi, Hac yKa-3biBaeT, «to 6yAymeMy pa3Bimno namnx MeTaAAyprimecKHX 33boaob, b ocoSeHHOCTH 3aBOAY EceHHue neo6xoAHMO noABeprayTb KpHTHHeCKO-My aHaAU3y. Heo6xoAHMO cpaBHHTb MeatAy co6oft B03M0>KHbie aAbTep-HaTHBbl npOH3BOACTBa C tomkh 3peHHH Ha Ka^eCTBO, Ha TeXHOAOrHK) npOH3BOACTBa, HHBeCTHpOBaHHH H 1TO KaCaeTCH 3aTpaTIiI epeACTB. Mojkho o>KHAaTb, pH-iiioBaHiic na 270—300.000 t b 35 t-om khcaopoahom KOHBepTope. H3 HMnopTHbix 6oraTbix 3KeAe30M ooo>KeHiibix OKaTbmieS npoH3BeAH 6bi HHCToe ry6qaToe aceAe3o; npoAYKT nepepaSoTKH npeACTaBAHA 6h He MeHee qe\i 60 °/o 3AeKTpocxaAH. TpeTbH aAbTepnaTHBa HaxoAHTCa nepeA pemeHHeM npeKpaTHTb npoH3BOACTBO qyryHa b AOMeHHbix neqax EceHHue h nepeneCTH iipoh3boactbo cbipoit CTaAH b 3AeKTpoAYTOBbie ne C0(g) C(gr) + C02(g) ^ 2 C0(g) Reakcija a) je reverzibilna, reakcija b) pa je ireverzibilna1 in odločilna za hitrost potekanja redukcije C02. Po literaturnih podatkih poteka ta nekajkrat bolj počasi kot reakcija a)2. Pri temperaturah nad 600° C praktično ne moremo govoriti o procesih fizikalne adsorbcije (de-sorbcije )na površini trdnih reducentov. Pri teh temperaturah jo zamenja kemična adsorbcija (ke-misorbcija). Za reakcijo b) je poleg temperature odločujoča tudi velikost površine, ki jo pokriva kompleks C(gr). 0(ads), oziroma od razmerja med pokritim in nepokritim delom površine reducenta. Označimo pokriti del površine s S in nepokritega z (1—S). Hitrost nastajanja kompleksa C(gr). 0(ads)je enaka: v(ads) = K (1—S) Pco2 ka... reakcijska konstanta hitrosti nastajanja kompleksa na površini reducenta. Hitrost razpadanja adsorbiranih kompleksov pa je enaka: 'dej = kh S kb ... reakcijska konstanta hitrosti desorbcije oziroma razpada kompleksa C(gr) . 0(ads) Ko se po določenem času, pri določeni temperaturi vzpostavi navidezno stacionarno stanje, sta hitrosti obeh procesov enaki: ka (1—S)pc02 = kbS in iz tega sledi dejanska hitrost: kaPcO; dej--Z- 1 i ^a „ 1 + —Pco, kb oziroma splošno: Vdej = kdej pnC0? kjer pomeni n red reakcije. Pri relativno nizkih tlakih C02 lahko privzamemo, da je n = 1 in je redukcija C02 s trdnimi reducenti v prebitku teh odvisna le od koncentracije C02 v plinu. Pri višjih koncentracijah C02 pa je dejanska hitrost reakcije odvisna od hitrosti poteka kemične adsorbcije C02 na površini trdnih goriv in ni odvisna od njegove koncentracije. Ugotovili smo, da je za hitrost reakcije C02 + + C = 2 CO odločilen proces kemične adsorbcije, ki je vezan na velikost specifične površine trdnih reducentov. Naš namen je, da prikažemo, kako ne- —V— 750 •CIPt) -t— 900'C(P2) - —0— «350 "C IKO _ -•— I200'CtK2> —<--— 1350 'C (Kjl ' —O— 1500 'C lKil _ —o— meta! Ms kateri faktorji vplivajo na potek gornje reakcije, ki je po sedaj veljavnih normah odločilna za ocenjevanje reaktivnosti trdnih reducentov. Pri tem bomo poročali le o nekaterih lastnih izkušnjah. Kako vpliva temperatura, pri kateri razpli-njamo trdni reducent, na hitrost gornje reakcije, kaže slika l3. Slika 1 kaže, kako se spreminja sestava plinske zmesi pri pretoku 10,4 1 C02 na uro skozi 34 cm3, 16,4 mm visoko nasuto plast trdnega reducenta, zdrobljenega na 1 ... 2 mm, pri različnih temperaturah. Posamezne krivulje veljajo za lignitni premog, ki smo ga razplinjevali pri na sliki navedenih temperaturah. V sliko smo za primerjavo vrisali še podatke za običajen metalurški koks. Slika kaže da se sestava plinov pri sicer enakih pogojih izvajanja poskusov za različno pripravljena goriva močno med seboj razlikuje. Z naraščajočo temperaturo razplinjanja trdnih goriv pada vsebnost CO v izhajajočih plinih. To pomeni z drugo besedo, da postaja koksov ostanek z naraščajočo temperaturo koksanja vse manj reaktiven. Tako lahko praktično z ustreznim režimom razplinjevanja trdnih goriv (premogov) vplivamo na reaktivnost trdnih reducentov, ki nastajajo iz njih in izdelamo z ozirom na to lastnost reducente z optimalno reaktivnostjo, npr. za proizvodnjo železove gobe z določeno vsebnostjo ogljika. Reaktivnost trdnih goriv lahko prikažemo še na drug način. Namesto sestave plina po reakciji na-nesemo za iste reducente količino ogljika, ki v enakih pogojih kot na sliki 1 zgori s C02 v časovni enoti pri različnih temperaturah (slika 2). Tudi v tem primeru dobimo zanimiv snop krivulj, ki kažejo, da količina zgorelega ogljika ekspo-nencialno narašča s temperaturo pri temperaturah vse do okrog 800° C, nato pa radi pomanjkanja C02 v višjih plasteh nasutja (zaradi prepočasnega dovajanja C02 v reakcijsko cono) hitrost sicer še na- o L-Sj J Temperatura £c] Slika 1 Sestava plinske zmesi CO CO> po prehodu 10,4 litrov na uro čistega CO2 skozi nasuto plast goriva v odvisnosti od temperature in vrste goriva. — X — 750° C 900 °C— 1050 °C 1200 'C iRnn T 4 [f f i > i M i :///4 600 800 noo )0 1000 Temperaturo £c] Slika 2 Količina, v atmosferi COj, zgorelega ogljika (vg/h) v odvisnosti od temperature. rašča, vendar relativno počasneje, kot pri nižjih temperaturah. Tak potek procesa je tem bolj izrazit, čim bolj reaktivno je gorivo. Kako se spreminja hitrost reakcije C02 + C = = 2 CO od temperature koksanja, kaže tudi slika 3. Ugotovili smo, da je reaktivnost trdnih redu-centov lastnost, ki pove, kako hitro ti gore v atmosferi C02 (oz. H20). Zato na sliki 3 pravzaprav primerjamo trdne reducente po reaktivnosti pri temperaturah med 700 ... 1000° C. Klasičen način določanja te lastnosti pa poteka pri 950° C, kot sledi iz sledeče serije poskusov. Reaktivnost trdnih reducentov smo določali tako, da smo prevajali pri 950° C skozi kvarčno cev s premerom 16 mm, v katero smo nasuli 34 cm3 trdnega reducenta, zdrobljenega na 1 do 2 mm, 10,4 litra C02. To pomeni, da smo določali reaktivnost pri določeni temperaturi in v natančno določenih pogojih. Reaktivnost smo izračunali po enačbi: % CO R = .100 o/o C02 + 1/2 % CO Tako po Koppersu izračunane reaktivnosti imajo lahko pri popolni pretvorbi C02 v CO najvišjo vrednost 200. Vrednost za reaktivnost smo določili iz petih zaporednih meritev, ki si slede vsakih 10 minut, in izračunali srednjo vrednost. Ta srednja vrednost je številčna vrednost za reaktivnost trdnega reducenta. Na sliki 4 smo izbrali nekaj rezultatov merjenj reaktivnosti za reducente, ki se med seboj močno razlikujejo. »Polkoks«, izdelan iz velenjskega lignita je močno reaktiven in se približuje vrednosti 200. Na drugi strani pa so v spodnjem delu diagrama običajni metalurški koksi z reaktivnostjo med 50 in 60. Med temi vrednostmi so koksi, ki so izdelani iz mešanic premogov, ki se razlikujejo po starosti 200 130 180 170 160 150 140 130 ct 120 110 0 100 D 0> 90 u- 8U 70 60 50 40 ?0 L L 1 j> ——. N "" >- C D j— B — "Z - __ - Ar, Kr-"-- r Al 70 40 50 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Temperatura koksanja [°cj Slika 3 Odvisnost hitrosti poteka reakcije CO2 + C = 2 CO (v g Ch) od temperature razplinjenja lignita in temperature redukcije. 20 30 Cas [min] Slika 4 Reaktivnost nekaterih trdnih reducentov po Koppersu. (nastanka), to je iz premogov z različno formirano stopnjo grafitizacije osnovne strukture. Koks, označen z B, je izdelan npr. iz 65 % koksarniškega premoga in 35 % rjavega oziroma lignitnega premoga. Koks C je prav tako sestavljen in sicer iz 60 0/0 črnega in 40 % lignitnega premoga, v koksu D pa je 90 % koksarniškega in 10 % lignitnega premoga. Čeprav je bila tehnologija izdelovanja koksa pri vseh koksih približno enaka, (razen pri polkoksu) vidimo, da so bolj reaktivne komponente (mlajši premogi) obdržale svojo večjo reaktivnost tudi v mešanicah. Zato je v prvi meritvi reaktivnost teh koksov relativno visoka, nato pa pri vsaki naslednji pade, dokler na primer pri koksu D ne dobimo reaktivnost običajnih metalurških koksov. S C02 torej najprej reagirajo najbolj reaktivne sestavine koksa. Šele, ko te zgore začno reagirati manj reaktivne sestavine. V takih primerih srednja vrednost petih meritev, kot to običajno delamo, ne more dati pravilnih rezultatov. Vendar pa da ta način merjenja dobro reproducirane vrednosti za kokse, izdelane iz približno enakih premogov. Metalurge zanima tudi obnašanje (reaktivnost) reducentov pri temperaturah, nižjih od 950° C. Od tega je namreč odvisen potek redukcije v zgornjem delu plavžnega jaška. Kako se spreminja vrednost za reaktivnost s temperaturo kaže naslednja slika 5. Pri 1000° C je ta vrednost skoraj 200, za vse pri poskusih uporabljene kokse. Reducenti se tudi med seboj bistveno ne razlikujejo. Pri 900° C pa je razlika med reducenti že večja. Močno pade reaktivnost trdnih goriv, razplinjenih pri višjih temperaturah. To more odločujoče vplivati na potek direktne redukcije v plavžnem jašku. Če izločimo vpliv reduktivnosti rude na sestavo plinske zmesi 200 180 160 HO 120 100 0 •I 80 1 41 Cfc 60 40 20 0- —1000 \ V \ ' 900 j - \ \ X \ N 850 I 800 -ar-1_700 600 700 900 1100 1300 1500 Temperatura boksanja Jjc] Slika 5 Vpliv temperature koksanja in temperature, pri kateri poteka redukcija COi na reaktivnost. C0/C02, ki je potrebna za njeno redukcijo, lahko vzamemo kot kriterij iza oceno reaktivnosti trdnega reducenta razmerje med CO in C02 v reakcijskih plinih oziroma njih sestavo po reakciji C02 + + C = 2 CO, pri kateri seka ravnotežne krivulje sistema Fe-O-C4. Tako je npr. redukcija hematitne rude pokazala podoben vrstni red v sestavi plinske zmesi C0/C02 za v prejšnjih serijah uporabljena goriva, kot jih kaže slika 1 (slika 6). 1000 — 900 o1 800• o 700 o. E 600 500 s metalurški koks 0 1500 °C a 1350 'C • 1200 °C o 1050 °C + 900 °C X 750 °C * lesno oglje 40 60 [%C0j Slika 6 Redukcija hematitne rude — sestava plinske zmesi CO/CO2 pri direktni redukciji s po reaktivnosti različnimi trdnimi reducenti. Medtem ko se začne pojavljati v plinski zmesi CO pri redukciji z metalurškim koksom pri okrog 800° C, kar pomeni, da se je začela v pogojih poskusov pri tej temperaturi direktna redukcija, so se temperature začetka redukcije pri bolj reaktivnih gorivih pomaknile k nižjim temperaturam, v našem primeru vse do 600° C. Najbližja ravnotežni krivulji C0/C02 je pilnska zmes, ki nastaja pri redukciji z lesnim ogljem. Tak način prikazovanja reaktivnosti trdnih goriv je vsekakor bolj realen od klasičnega, ker kaže njihovo reaktivnost v neposrednem stiku z rudo, posebno še, ker imamo danes na razpolago naprave za avtomatično regulacijo režima ogrevanja reakcijskega prostora in neposredno določanje spreminjanja mase vzorca med redukcijo. Na drugi strani pa lahko avtomatično zapisujemo analize reakcijskih plinov oziroma kisikov potencial v reaktorju s pomočjo kisikove sonde3. SKLEPI Reaktivnost je ena od karakterističnih lastnosti trdnih reducentov. Osnovna kemična reakcija, na kateri slone skoraj vse metode za njeno določanje, je C02 + C = 2 CO. Pri popolni pretvorbi C02 v CO je vrednost za reaktivnost 200 in ima v tem primeru reducent največjo možno reaktivnost. Na sestavo plinske zmesi po prehodu skozi nasuto plast reducenta in s tem na reaktivnost vpliva med drugimi faktorji tudi temperatura, pri kateri razpli-njamo premoge. Višja ko je temperatura razpli-njanja nekega premoga, manj reaktiven je njegov koksov ostanek. Poleg te temperature vpliva na reaktivnost tudi stopnja »formiranja« grafitne strukture premogov, ki jih uporabljamo za »koksa-nje« (geološka starost premogov). To lepo kažejo poskusi določanja reaktivnosti pri 950° C, v katerih smo ugotovili, da ostanejo komponente mlajših premogov tudi po koksanju bolj reaktivne kot komponente iz koksarniških premogov. Zato tudi odpove za tako sestavljene reducente klasičen način določanja reaktivnosti v atmosferi C02 pri 950° C, ki je izračunana iz povprečja petih zaporednih meritev. Metalurga predvsem zanima reaktivnost teh reducentov pri različnih temperaturah, ne samo pri 950° C. »Reaktivnost«, tako kot jo izražamo sedaj, se namreč s temperaturo za različne trdne reducente močno in različno spreminja, kar pa lahko močno vpliva na energetski in kemični režim procesov v peči. Drug način določevanja reaktivnosti, o katerem prav tako poročamo in se nam zdi bolj logičen, je zasledovanje spreminjanja sestave reakcijskih plinov ob neposrednem stiku trdnih reducentov z rudo. Raziskave so dale zadovoljive rezultate. Vsakokratna vsebnost CO v reakcijskih plinih pa pokaže do kolike mere je pred poskusi napredovala direktna redukcija železovih oksidov pri določeni temperaturi. Meritve so zelo enostavne, saj lahko sestavo plinske zmesi zasledujemo kontinuirno z ustreznimi analizatorji ali pa kontinuirno določamo s kisikovo sondo kisikov potencial v reakcijskih plinih. Literatura: 1. Ergun S.: »Kinetics of the Reactions of Carbon Dioxide and Steam wtth Čoke«, Bureau of Mineš, Bulletin 598, 1962. »Kinetics of the Reactions of Carbon Dioxide vvith Car-bone«, Jour. Phys., Chem. 60, 1956 2. O. A. Esiin, P. V. Geld: »Fizčeskaja himija pirometailur-gičeskth processov«, čast I., Metaillurgizdat, Moskva 1962. 3. Dobovišek B., B. Koroušič, N. Smajič: »Študij prenosa mase med plinskim medijem in ikondenziranimi fazami ter raznih premen v njih«, Poročilo MI, Ljubljana, julij 1972. 4. Dobovišek B.: »Direlktna redukcija železovih oksidov in reaktivnost trdnih goriv«, Rudarsko-metaluršiki zbornik, št. 1, 1971, 88 do 100. ZUSAMMENFASSUNG Die Reaktionsfahigkeit ist eine von den charalkteristi-schen Eingenschaften der festen Reduktionsmittel. Die chemische Grunidreaktion, an welcher fast alle Verfahren fiir die Bestimmung der Reaktionsfahigkeit beruhen, ist C02 + C = 2 CO. Bei der vollkommenen Umwandlung von CO2 in CO ist der Wert der Reaktionsfahigkeit 200 und hat in diesem Fall das Reduktionsmittel die grosstmogliche Reaktionsfahigkeit. Die Zusammensetzung der Gasrni-schung und damit die Reaktionsfahigkeit beim Durchgang durch die Schiittschicht des Redulktionsmittels wird unter anderen Faktoren auch von der Temperatur der Kohlen-entgasung beeinflusst. Je hoher die Temperatur der Kohlenentgasung (Verkokung), desto kleiner ist die Reaktionsfahigkeit des Koksriickstandes. Neben dieser Temperatur beeinflusst die Realktionsfahigkeit auch der »Graphitisierungsgrad« der Kokskohlen welche verkokt werden. Das Zeigen die Versuche der Reaktionsfahigkeits-bestimmung bei 950° C, wo wir festgestellt haben, dass die Komponenten der jiingeren Kohien auch nach dem Verko-ken realktionsfahiger bleiben als die Komponenten der Kokskohlen. Deshalb versagt fiir so zusammengestelite Redulktionsmittel das Iklassische Verfahren der Reaktions- fahigkeitsbestimmung in der CO2 Atmosphare bei 950° C, vvelches ein Durchschnitt aus fiinf hintereinander folgenden Messungen darstellt. Den Hiittenmann interessiert vor allem die Reaktionsfahigkeit dieser Reduktionsmittel bei verscbiedenen Temperaturen und nicht nur bei 950° C. Die Reaktionsfahigkeit wie sie jetzt ausgedriiakt wird, andert sich mit der Temperatur fiir verschiedene feste Reduktionsmittel sehr stark, wass die Energiewirtschaft und chemische Processe im Ofen stark beeinflussen ikan-n. Eine andere Art der Reaktionsfahigkeitsbestirnmung ist die Verfolgung der Zusammensetzung der Reaflctions-gase bei dem unmittelbaren Kontakt der festen Reduktionsmittel mit dem Erz. Die Untersuchungen haben ziufriedenHStellende Ergebnis-se ergeben. Der jederzeitige CO Gehalt in den Reaflctioms-gasen zeigt in wieweit wahrend der Versuche die direlkte Reduktion der Eisenoxide bei einer bestimmten Temperatur fortgeschritten ist. Die Messungen sind einfach, den die Gaszusammensetzung kann mit entsprechenden Analizatoren kontinuirlich verfolgt werden, oder es wird kontinuirlich der Sauerstoffpotenzial mit einer Sauerstoff. sonde in den Reaktionsgasen bestimmt. SUMMARY Reactivity is one of the characteristic properties of solid reducing agents. Basic chemical reaotion used by nearly ali the methods is CO2 + C = 2 CO. In complete transformation of CO2 into CO the reactivity number is 200 and the reducing agent has the greatest possible reactivity in such a čase. Gas composition after the gas flow through the packed bed of the reducing agent, and thus the reacti-vity, are allso influenced by the temperature at which coals are distilled. The higher is the distillation temperature the less reactive is the coke. Besides, also degree of formation of graphite structure in coals used for coking influences the reactivity. This is clearfly indicated by the determina-tion of reactivity at 9500 C whfch shows that components of younger coals remain more reactive also after coking than there are the components of the coking coals. Therefore the standard way of determination of reacti-vity in CO2 atmosphere at 9500 C evaluated frorn the ave-rage of five consecutive measurements is not applicable for such composed reducing agents. The metallurgists are mainly interested in the reactivity of thdse reducing agents at various temperatures and not only at 950° C. The reactivity of various solid reducing agents determined in the present way is highly and changin@ly dependant on the temperature, and thus also energetic and chemical conditions of processes 'in the furnaces are highly influenced by the changing reactivity. The second way of determining the reactivity is study of changing the composition of reaotion gases after di-rect contact of solid reducing agents and the ore. The in-vestigations gave satisfactory results. Everytime CO con-tent in the reaction gases shovvs to which extent the direct reduction of iron oxides at a certain temperature progre-ssed during the esperiment. The measurements are very simple as the gas composition can be continuously ana-lyzed by corresponding analyzers or oxygen potential in the reaction gases can be continuously determined by an oxygen probe. 3AKAK)qEHHE XapaKTepHoe cbohctbo tbepabix pacKHOAHTeAeii 3to hx peaKTHB-HOCTb. rtOMTH BCe MeTOAbI OnpeAeAeHHH peaKTHBHOCTH OCHOBblBaiOTCa Ha xHMHqecKoft peaKUHii t. e. CO2 + C = 2 CO. Ilpn iioahom npeoSpa-30B3HIU0 CO2 B CO BeAOTHHa peaKTHBHOCTH 03HaqeHa c im^poii 200. B 3T0M cAyqae pacKHCAiiTeAB HMeeT caMyio Ayqmyio peaKTHBHocTb. Ha cocTaB ra30B0ft CMecH npH nepexoAe HUHpyeM. ^eM Bbime TeMn-pa ra3HHKauHH KaKoro ah6o yrAH, TeM HHJKe paKTHBHOCTb ero ocTaTKa, t. e. KOKca. KpoMe TeMiT-pbi Ha peaKTHBHOCT BAHaeT TaiOKe CTeneHb »c(>opMHpoBaHHH« rpaHTHO!i CTpyKTypbi yrAa K0T0p0ra ynoTpe6AaeM aah »KOKCOBa-HHa'. 3to xopomo noKa3biBaK)t onuTbi onpeAeAeHHa peaKTHBHOCTH npH 950° H. Ha yrAax npH KOTOpbix yCTaHOBHAH, hto ohh coAepjKaT KOMnoneHTM yrAefi 6oAee MOAOAbix npOHCxo5KAeHHH; no KOKCOBaHHlO hx peaKTHBHOCTb AyHine ne m peaKTHBHOCTb KOKCOBaAbHbix vrAeii. Il03T0My npH TaKIIX paCKHCAHTeAeH npH OnpeACAeHHH peaKTHBHOCTH noAvnaeM, KorAa ripHMeiiaeM »KAaccnHecKHH« cnoco6 onpeAeAeHHH, t. e., b aTMOCepe CO2 npH TeMn-pe 950° U, HcnpaBHALHLie pe3yAb-TaTM. KaK cpeAHaa BeAHHHHa 6epeTCH pe3yAbTaT nara nocAeAOBa-T6AbHbIX H3MepeHHii. MeiaAAvpra rAaBHHM 06pa30M HHTepecyeT peaKTHBHOCTb TaKHX pacKHCAHTCACH He TOAbKO npH TeMn-pe 950° U ho TaKJKe h npH Apyrnx TeMn-pax. PeaKTHBHOCTb, b CMUCAe KaK ee Bbipa>KaeM Tenepb, npH pa3AHMHbIX TBepAbIX paCKHCAHTeAeH HHTeHCHBHO H pa3AITOHO H3MeH- aeTCH, MTO KOHeHHO MOJKeT BAHHTb Ha 3HepreTHieCKHH H XHMHHeCKHH peacHM nponeccoB b nemi. Apyroii cnocoS onpeAeAeHHH peaKTHBHOCTH coctoht b npecAeAO-BaHHH H3MeHeHHa coCTaBa peaKTHBHbix ra30B npH HenocpeACTBeiiHOM KOHTaKTe TBepAbIX paCKHCAHTeAeH C PVAOH. HcCAeAOBaHHfl AaAH noAo>KHTeAijHbie pe3yAbTaTbi. Ka>KAbitt, 0TAeAbH0 noAyHeHHMH pe3yAb-TaT cOAepjKaima CO B peaKTHBHbix ra3ax B cboio omepeat noKa3bi-BaeT ao KaKoii Mepe noABHHyAacb AnpeKTHaa peAyKKHH okchaob aceAe3a npH onpeAeAeHHoft TeMnepaType. H3MepeHHH oqenb HecAOJKHbi. CocTaB ra3a onpeA.eA»eM HenpepbiBHo c cooTBeTCTByiormiMH aHaAH-3aTOpaMH, h ah ate npH nOMOUJH 30HAa KHCAOpOAa b peaKTHBHbIX ra3ax HenpepbiBHo onpeAeAaeM KHCAopoAHbift noTeHHHflA. Mag. Karel Kuzman, dipl. inž. DK: 669.14.018.26:620.163.22 Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani ASM/SLA: CNm, Q23p, Q28h Mag. Anton Razinger, dipl. inž. Železarna Jesenice — ZPSŽ Ocena sposobnosti domačih jekel za masivno preoblikovanje v hladnem S pomočjo kontinuirnega tlačnega preizkusa dobimo odvisnost preoblikovalne sile od spremembe višine preizkušanca in od hitrosti deformacije. Iz tako dobljenih podatkov se izračuna defor-macijska trdnost pri dani deformaciji. Kontinuirni tlačni preizkus kot preiskovalna metoda se je pokazal zelo primeren za oceno obnašanja različnih vrst jekel v pogojih masivnega preoblikovanja. Preizkus je zadosti selektiven in omogoča študij različnih pogojev izdelave jekel, vsebnosti elementov, oblike mikrostrukture jekla ter ostalih metalurških vplivov na plastičnost jekla v hladnem. Vse to pa je zelo pomembno za hitrejši razvoj kvalitete jekel za hladno preoblikovanje, kar je osnova za hitrejše uvajanje tehnologije masivnega preoblikovanja v praksi. UVOD Ideja, da bi s preoblikovanjem v hladnem stanju dali jeklu željeno obliko, je dolgo obsedala misli tehnologov po vsem svetu. V industrijskem merilu so ta proces razvili pred začetkom druge svetovne vojne v Nemčiji, od koder se je po vojni razširil v industrijsko najrazvitejših državah, in to v masovni proizvodnji vojne industrije, industrije prevoznih sredstev, gospodinjskih strojev in elektrotehnike. V zadnjem času se gleda na hladno preoblikovanje jekel kot na najbolj perspektivno tehnologijo procesov preoblikovanja. Z ozirom na letni porast proizvodnje in investicij spada v sam vrh kovinsko predelovalne industrije. Zelo lahko je razumeti naraščajočo popularnost hladnega preoblikovanja: — postopek nudi čisto alternativo odrezavanju v dirki, da se poveča izkoristek materiala in zmanjšajo materialne izgube; — postopek nudi pot k večji produktivnosti, posebno pri oblikovanju strojnih delov, ki imajo velik volumen, — postopek daje dele z ozkimi tolerancami in eliminira ali pa zmanjšuje sekundarne operacije, — med hladnim preoblikovanjem se poveča trdnost kovine, zaradi česar lahko zmanjšamo velikost posameznih delov ali pa uporabimo jekla nižje kvalitete. V Jugoslaviji je na tem področju še veliko mrtvilo. V novejšem času pa je ta perspektivna tehnologija oblikovanja jekla le pričela prodirati tudi v nekatera naša podjetja predelovalne industrije, že takoj ob začetku se tako pri potrošniku kot pri proizvajalcu jekel pojavi kup vprašanj, ki jih je potrebno rešiti, če hočemo takšno tehnologijo zasnovati in jo uporabljati na domači surovinski bazi za normalno in rentabilno industrijsko proizvodnjo. Med najpomembnejše faktorje tehnologije hladnega masivnega preoblikovanja jekel spada pravilna priprava in izbira jekel. Najprej so to jekla, ki jih želimo preoblikovati. Jekla morajo biti sposobna za velike plastične deformacije in med deformacijo nuditi čim manjši preoblikovalni odpor. V drugo skupino spadajo jekla, iz katerih so izdelana orodja.Med procesom hladnega preoblikovanja so namreč orodja izredno močno obremenjena. Orodja morajo biti odporna proti obrabi, kajti od obrabe je zelo odvisna rentabilnost celotne tehnologije. Iz stališča jekel za hladno preoblikovanje je za pojektiranje preoblikovalnih procesov potrebno poznati: — trdnostne lastnosti jekla pred hladnim preoblikovanjem, — obnašanje jekla med hladnim preoblikovanjem, -— največjo možno deformacijo, pri kateri še ne pride do porušitve Krivulje plastičnosti Krivulja plastičnosti je funkcijska povezava napetosti (deformacijske trdnosti kf), pri kateri material trajno spremeni obliko s pripadajočo plastično deformacijo. Ta napetost zaradi pojava utrjevanja narašča z naraščajočo deformacijo in s hitrostjo deformacije, pada pa z naraščanjem temperature. Ugotovimo jo lahko s pomočjo različ- nih eksperimentov, edini pogoj pri tem pa je, da znamo opisati napetostna in deformacijska stanja, ki obstajajo v vsakem trenutku opazovanega eksperimenta. Iz teorije plastičnosti je znano (1), da je deformacijska trdnost odvisna od kvadratične invariante komponent napetostnega deviatorja, - cr2)2 + (o-2 — o"3)2 + (cr3 — o-!)2 (1) primerjalna deformacija pa od podobnih členov deformacijskega deviatorja; _V2 3 ( kjer je: h0 — začetna višina preizkušanca h — višina po stiskanju Razmerje med srednjim deformacijskim odporom in deformacijsko trdnostjo je x = kwm / kf = f (ix, oblike). (7) V primeru idealnega mazanja je ix = 0, x = 1, kwm = kf. Za računanje koeficienta je (enačba 7) in z njim povezano računsko odpravo vpliva trenja je naj-pravilnejša metoda po Unksovu (5): ~2\i ( d kwm = kwm (kf, , oblike), K = kf • < exp h 1 lW3 + 2[x (r, —r) — r + + 1 lW3 V- h (ri-h) + —(h2-!^) (8) Njegova srednja vrednost, ki je za vrednotenje tlačnega preizkusa najpomembnejša, pa je k — -U dA in + 2 1 "h2 1 d!2 + [x V 3 d2 u d, 1 — 3 h 1 [xV3 h2 1 + — 4 — d,2 2H / d, d, 1 + [i -i- — — h 2 d h , r, = — + — ln txv 3, 2 2[x (10) (11) Slika 1 Preizkušanec pred nakrčevanjem (a), nakrčevan z uporabo teflonske folije (b) ter nakrčevan ob pogojih suhega trenja (c) To se opazi po tem, ko preizkušanec med nakrčevanjem obdrži valjasto obliko in se torej ne izboči, kar po drugi strani (2) znatno olajša delo pri izvrednotenju eksperimenta. Glede na navedena dejstva in z upoštevanjem osnovnih zakonov teorije plastičnosti (3), (4) je specifična obremenitev preizkušanca, deformacij-ski odpor kwm , ki je podan kot: kwm = ^ (kP mm_2)' (4) kjer je: F — sila nakrčevanja A — tlorisna ploskev preizkušanca, oziroma (5) rj — radij, znotraj katerega se pojavi lepljenje preizkušanca na orodje. Ker je srednja vrednost deformacij skega odpora znana veličina, lahko ob znani obliki preizkušanca ter poznanem koeficientu trenja med obde-lovancem in orodjem iz gornje enačbe izračunamo deformacij sko trdnost. Merjenje koeficienta kontaktnega trenja Pogoj za rešitev enačbe 10 je, da čim bolj natančno poznamo koeficient trenja. Ker je trenje zelo kompliciran pojav, je najugodneje, če sta si preizkus za merjenje trenja ter proces, kjer hočemo analizirati torne pogoje, čim bolj podobna. Zato je za vrednotenje trenja pri nakrčevanju zelo primeren preizkus, ki ga je v prikladno obliko razvil Burgdorf (6). Po njem nakrčujemo obročasti preizkušanec. Pri tem nastopajo maksimalne vred- nosti za kw na radiju rk, ki leži nekje med zunanjim in notranjim radijem. (Pri nakrčevanju cilindričnih teles je rk = 0). Za vsako področje tlačne ploskve, ki jih loči krog s polmerom rk, je mogoče nastaviti enačbo za kw, precej podobno enačbi 8. Na radiju nevtralnega kroga rk pa morata biti oba deformacij ska odpora enaka. Tako dobimo novo enačbo, iz katere pa izpade vpliv materiala, torej kf. Po primerni predelavi dobimo izraz za [j,, ki je sedaj odvisen le od geometrijskih veličin preizkušanca. (Obroček se tem bolj razširi, čim manjši je koeficient trenja). To pa je izredna prednost metode, saj lahko meritve opravljamo na strojih brez registracije sile. Kot je bilo že omenjeno, mora biti koeficient trenja pri tlačnem preizkusu čim manjši. Zato smo uporabljali le dve vrsti maziv, in to 0,1 mm debele teflonske folije ter Molykote G pasto (Dow Corning — Mtinchen). Teflon daje sicer najugodnejše rezultate, toda ne prenese večjih deformacij kot % ~ 0,2. Rob preizkušanca namreč med nakrčeva-njem prestriže teflonsko folijo, zato pri večjih deformacijah mazanje ni dovolj kvalitetno. Z ozirom na to, da smo morali preizkuse večkrat prekinjati in folije zamenjavati z novimi, so preizkusi počasi potekali, bili so diskontinuirni, izo-termni in niso dajali vpliva hitrosti deformacije na deformacijsko trdnost. Z Molyklote G pasto smo lahko preizkus brez prekinitev opravljali do konca, nekoliko slabše mazanje pa se je pokazalo na rahlo izbočenem obodu preizkušanca. a b C d Slika 2 Primeri obročastih preizkušancev iz Č 4120 za merjenje koeficienta trenja pri diskontinuimem nakrčevanju: a ■— začetni surovec, d — preizkušanec, mazan s teflonsko folijo, c — preizkušanec, mazan z Molykote G pasto, b — preizkušanec, nakrčevan ob pogojih suhega trenja. b Slilka 3 Primeri obročastih preizkušancev iz Al 99,5 % za merjenje koeficienta trenja pri diskontinuimem nakrčevanju: a — začetni surovec, b — preizkušanec, mazan s teflonsko folijo, c — preizkušanec, nakrčevan ob pogojih kuhega trenja Tabela 1: Način preizkusa Mazivo diskontinuirni teflon 0,01 — 0,03 diskontinuirni molyklote G 0,03 — 0,04 diskontinuirni molyklote G 0,03 —0,05 kontinuirni brez— 0,12 — 0,15 razmaščeno V tabeli 1 so podane na opisani način ugotovljene vrednosti za koeficiente trenja ob različnih pogojih mazanja, za primerjavo pa so podani tudi podatki nakrčevanja ob pogojih suhega trenja, ko so bili orodje in preizkušanci razmaščeni (sliki 2 in 3). Izvedba tlačnega preizkusa Za tlačne preizkuse smo izdelali posebno orodje (slika 4). Orodje ima vgrajen merilni element, kateremu se med nakrčevanjem merijo njegove elastične deformacije. Ker je bil element predhodno umerjen, je z njegovo elastično karakteristiko mogoče spremembam upornosti merskih lističev prirediti silo, s katero je bil obremenjen. Poleg tega je na orodje priključen še induktivni dajalnik poti, ki električno meri spremembe višine preizkušanca. Oba signala, za silo in pot, gresta potem preko ojačevalnika na registrirno napravo, ki ju beleži v odvisnosti od časa. Tako je mogoče s tem zapisom, z začetnimi podatki o preizkušancu (dD, hD) ter z iz- Siiika 4 Experimentalmo orodje za tlačni preizkus (ob desnem delu orodja je induktivni dajalnik poti) Za izbiro optimalnih strojev za preoblikovanje je potrebno, da poznamo največje sile in energije, ki jih ustrezni preoblikovalni proces zahteva. Sile se lahko izračunajo s pomočjo krivulj plastičnosti, ker je deformacijska trdnost idealna specifična preoblikovalna sila, realno pa dobimo, če še upoštevamo vplive trenja in geometrije preoblikovalnega procesa. Večkrat (npr. pri valjanju trakov) je potrebno poznati tudi povprečno deformacijsko trdnost kfm krivulje plastičnosti v intervalu med max = = 0,200 s—1, kar pa vseeno še nima signifikantnega vpliva na potek krivulje plastičnosti. Zaradi velike sile, ki jo daje preša, pa lahko uporabljamo večje in za raziskave ugodnejše preizkušance ter dosegamo tudi ekstremno velike deformacije. iBHora ncnbiTaHHH Ha 35KaTHe noAyHaeM 3aBHCHMOCTb mejkay chaoh aecjjopmamih h bbicotoh npočnora o6pa3Ua. H3 nOAyMCHHbIX AaHHbIX M05KH0 BbIHHCAHTb CpaBHHTeALHOe HanpH>KeHHe, COOTB., ae4>OpMaUHOHHVK) npO*IHOCTb Kf b 3aBHCHMOCTH ot cpaBHHTeAbHOH A0rapHT\umecK0H Aec£>opMauHH ll^v ^TOSbl Ae4>Op-MauHH 06pa3H0B 6biAa neM 6oAee roMoreHHon, Ha iiaockocthx sjka-THfl HaAO H30AHp0BaTb BAHHHHe TpeHbH, AAH HerO ycneiHHO npHMeH-aercH CMa30HH0e cpeACTBO TeAoh. TIpuMeHemieM npepbiBHora ncnbr-TaHHH Ha 3>KaTHe KaK MeTOAa AAH HCCACAOBaHHH Cn0C06H0CTH CTaAH MaCCHBHOH Ae4>OPMaHHH B XOAOAHOM COCTOHHHH, AaeTCH B03M0>KH0CTb oueHHTb OTAeAbHbie copTa CTaAH *ito KacaeTca hx chocoShocth k Ae- 4)OpMaUHH B XOAOAHOM COCTaHHHH, a TaiOKe B03M0JKH0CTB Ha pa3HbIX COpTaX CTaAH H3Y^aTb BAHHHHe pa3HbIX Ha HHX ACHCTByK>mhx MeTaA-AyprHwecKHx 4>aKTopoB. Pe3yAbTaTbi, noAyneHbi TaKHM 06pa30M, HaM oSAernaiOT npaBHAbHbiH Bbičop Ka^ecTBa h coctohhhh CTaAH aah onpeAeAeHHora npHMeHeHiisi b xoaoahoh Ae^opMaiiHH. B (J>opMe npoTotfflora 3>kqthr paccMOTpeH KOHKpembiH rexHO AOTHMeCKHH OnbIT, KaK pe3yAbTaT nOATBep^CAeHHH b03m0>KH0CTH npn-MeHeHHJI KpHBOH HAaCTHMHOCTH AAH OHeHKH KaHCCTBa CTaAH. Lectromelt električna peč v železarni Jesenice Vasilij Prešern, dipl. inž. DK: 669.187.2:681.31 Metalurški inštitut, Ljubljana ASM/SLA: D5, U4k Jože Šegel, dipl. inž. Železarna Ravne Študija možnosti uvajanja procesnih računalnikov na elektroobločne peči V članku je opisan sistem računalniškega vodenja elektroobločne peči. Prikazana je zgradba sistema in vodenje posameznih tehnoloških faz z navedbo glavnih koristi in izboljšav, ki jih lahko pričakujemo od računalniško vodene in kontrolirane elektroobločne peči. UVOD Ko so se v Železarni Ravne odločili, da pričnejo študirati možnosti uvajanja procesnih računalnikov na elektroobločne peči, so prav gotovo imeli pred očmi podatke o množičnem uvajanju procesnih računalnikov v železarnah po svetu — tako na Zahodu kot na Vzhodu, kajti po najnovejših podatkih1 vodi in kontrolira metalurške tehnološke procese že preko 1000 procesnih računalnikov. Postavlja se vprašanje zakaj se pravzaprav tako širi uporaba procesnih računalnikov. V glavnem je to posledica vse močnejšega stremljenja metalurgov za optimizacijo procesa. Glavne koristi, ki jih lahko pričakujemo od računalniško vodenega procesa v elektroobločni peči in ki jih peči, vodene s procesnimi računalniki tudi dejansko dosegajo, so obsežene v vodenju električnega režima, vodenju posameznih tehnoloških faz, pri kvaliteti jekla itd. V nekaterih podjetjih, ki uporabljajo procesne računalnike, so podrobneje analizirali koristi teh računalnikov2 in rezultati so prikazani v tabeli 1. Tabela 1 — Koristi od uporabe procesnih računalnikov Število Država anketiranih Enakost proizvodnje Izboljšanje kvalitete Učinkovito planiranje Hitrejša menjava programa izdelkov % % % % ZDA 32 65,2 69,5 8,6 21,7 Japonska 14 100,0 87,5 71,4 42,8 Evropa 24 46,1 42,3 46,1 26,9 Argentina 2 33,3 33,3 100,0 33,3 Mehika 3 50,0 50,0 50,0 — Kanada 6 50,0 25,0 — 25,0 81 58,5 52,8 32,8 25,7 Možnih je več načinov računalniškega vodenja oziroma kontroliranja tehnološkega postopka. Pri najprimitivnejših sistemih je računalnik uporabljen le kot zbiralec podatkov, pri najpopolnejšem sistemu, imenovanem »close-loop« sistem, pa računalnik dejansko vodi in kontrolira celoten proces oziroma vse posamezne tehnološke faze, kar prikazuje slika l3. Ponovca Kontrola litja, ' podatki o končnih produktih, ocenitev kvalitete ZGRADBA RAČUNALNIŠKEGA SISTEMA Sistem računalniškega vodenja je sestavljen iz »hardware« in »software« opreme. »Hardware« elementi Najvažnejša »hardware« elementa sta elektro-obločna peč in digitalni računalnik. Ta je lahko poseben procesni ali pa navadni računalnik. Od vrste uporabljenega računalnika zavisi stopnja dovršenosti računalniškega vodenja procesa, kajti z navadnim digitalnim računalnikom lahko s pomočjo terminalov kontroliramo le nekatere tehnološke kontrola stanja ponovce, časovna kontrola in kontrola dodatkov saržiranja starega železa | in grodlja 1 Regulirana poraba električne energije in kisika vlagalnega stroja Kontrola vzdržnosti obzidave Vodenje uporabe dodatkov za peč-ponovco-kokilo Slika 1 Prikaz uporabe procesnega računalnika pri delu elektroobločne peči Optimizacija obremenitve transformatorja avtomatskih regulatorjev faze postopka. Ne moremo voditi električnih parametrov in nimamo možnosti, da z različnimi instrumenti konstantno obveščamo računalnik o stanju procesa. Vse te pomanjkljivosti odpadejo, če vodimo proces s pravim procesnim računalnikom. Procesne računalnike izdelujejo številna podjetja na svetu kot Siemens, AEG, World Systems Laboratories, Control Data Corporation, IBM in druga. Večina procesnih računalnikov teh firm deluje samostojno. Procesni računalnik firme IBM z oznako IBM/sistem 7 pa deluje lahko samostojno ali kot satelitni računalnik nekega velikega centralnega digitalnega računalnika, kar je prikazano v sliki 2. Slika 2 Povezava procesnega računalnika IBM sistem 7 s centralnim računalnikom Prednosti take povezave so precejšnje4. Lahko namreč direktno koristimo podatke iz velikega računalnika, na katerem je programiranje bistveno lažje kot na procesnem računalniku. Procesni računalnik pa posebno v začetku uporabimo le kot zbiralec podatkov za veliki računalnik in nato sčasoma prenašamo posamezne programe iz velikega na procesni računalnik. Med »hardware« opremo štejemo tudi razne konzole in dodatno opremo — n. pr. terminal v kemičnem laboratoriju. Sistem povezave teh elementov z računalnikom in pečjo je prikazan5 na sliki 3. |Pisanje Sarinega kort\ --=====-- \Klasifikaciia tojoj Veh t starega Fe f - Slika 3 Sistem povezave elementov računalniško vodenega procesa Shematsko prikazane konzole so zato, da preko njih računalnik obvešča posadko o stanju peči in o potrebnih posegih v delo peči in da v obratni smeri posadka preko gumbov in stikal na konzolah obvešča računalnik o željeni kvaliteti jekla, o številu založenih košar ... Preko printerja nam računalnik zapisuje ves potek postopka z zaznambo vseh operacij, zastojev, prekinitev itd., kar po podatkih iz literature zelo poveča disciplino pri delu. »Softvvare« elementi Pod imenom »softvvare« oprema razumemo potrebne programe za računalnik. Program je vrsta navodil, ki vodijo računalnik in se normalno vnaša v računalniški sistem v obliki luknjastih kartic ali luknjanega traku. Potrebni so tako imenovani aplikacijski programi, ki jih mora narediti vsaka jeklarna zase, ali pa je kupljene programe potrebno prirediti lastnemu proizvodnemu programu in potrebam. Izdelava takega programa gre po naslednjih stopnjah: 1. podrobno analizirani in urejeni podatki o toplotnih režimih posameznih šarž, o delovnih karakteristikah peči, o tehnoloških parametrih; 2. standardizacija določene delovne prakse za vse vrste izdelkov; 3. zbiranje podrobnih podatkov o ceni starega železa, grodlja, elektrod, ognjeodpornih materialov, kisika, sestavin žlindre, dodatkov za legiranje; 4. matematične, statične in ekonomske analize vseh tipov zgornjih podatkov in določitev ključnih odvisnosti med spremenljivkami (npr. zveza med količinami potrebnega vpihanega kisika in ogljikom), narast temperature jekla med pihanjem kisika, odvisnost hitrosti taljenja starega železa od električnih parametrov; 5. aplikacija fizikalnih, kemičnih in termodinamičnih zakonov, da se potrdi in po potrebi dopolni empirične odvisnosti; 6. formulacija matematičnega modela, ki temelji na ugotovljenih ključnih odvisnostih; 7. izdelava aplikacijskega programa, ki temelji na združitvi matematičnega modela in standardiziranega tehnološkega postopka 8. testiranje aplikacijskega programa. Da pa računalnik programe pravilno in optimalno koristi, so potrebni točni in pogostni vhodni podatki, ki jih dobimo le s številno in precizno merilno tehniko. Podatki za delovanje računalnika Signale, ki prihajajo ali odhajajo iz računalnika, razdelimo na analogne in digitalne vhodne in izhodne signale. Analogni signal je v obliki električne napetosti ali toka, ki lahko predstavlja različne fizikalne veli- čine kot temperaturo, pritisk itd. Velikost oziroma jakost signala pa mora biti proporcionalna spremenljivki, ki jo merimo. Digitalni signali prihajajo občasno in zaznavajo spremembe kot npr. pričetek ali konec neke operacije, premik nekega dela agregata itd. Ločimo štiri skupine merilnih količin, ki jih vodimo v računalnik: 1 —vhodni podatki za vodenje in kontroliranje električnega režima na peči: stopnja transformatorja (digitalno), napetost na elektrodah (analogno), tok elektrod (analogno), položaj tokovnega regulatorja (digitalno ali analogno), temperatura oboka in sten (analogno), položaj oboka (digitalno); 2 -— meritve temperature jekla, pretokov, vpiha-nega kisika, podatki o tehtanju starega železa, ferolegur, dodatkov za žlindro itd.; 3 — vhodni podatki iz kemičnega laboratorija — hitra in točna kemična analiza elementov v jeklu je ena od osnovnih zahtev pravilnega in koristnega delovanja procesnih računalnikov. Najhitrejše in najpravilnejše rezultate dobimo, če je tudi kvanto-meter opremljen s procesnim računalnikom, ki je direktno zvezan z računalnikom na obločni peči; 4 — vhodni podatki o stanju raznih pomožnih operacij, kar zaznava računalnik preko gumbov in stikal, ki označujejo stanje posameznih delov, sklopov ali mehanizmov na peči ali na pripadajoči dodatni opremi; Slika 4 Računalnik z vhodnimi in izhodnimi signali Mešanje komponent na pripravi vložka Model za optimizacijo vložka Teža šarže Analiza Protokol Temperat. 0 vložku Analiza,ko ličina,cenai vložka Energija za talenje Količina O2 za žilavenje Mešanje surovin za žlin dro, vlečenje žlindre Model za izračun talilne energije Model za ' pihanje 02 Model za vodenje rafinacije Mešanje legirnih elementov, tre-,nutek izpust Model za optimalno porabo legirnih elementa Klasifikacija vložka Protokol o talenju Analiza jekla Protokol o žila-venju Analiza žlindre in reducen■ tov Protokol o rafina-ciji F Analiza jekla ter ferolegur Kratko poročilo o poteku šarže Faze procesa Vodene oz. regulirane veličine Vhodni in izhodni podatki Slika 5 Povezava vodenja posameznih tehnoloških faz Na sliki 4 so shematsko prikazani nekateri omenjeni vhodni in izhodni podatki6'7. Na elektroobločni peči uporabljamo procesni računalnik za vodenje oziroma kontrolo posameznih tehnoloških faz ter za kontrolo in vodenje električnega režima v celotnem procesu. Povezava vodenja posameznih tehnoloških faz s prikazom potrebnih matematičnih modelov in podatkov za računanje s temi modeli, je razvidna iz slike 58. KONTROLA IN VODENJE ELEKTRIČNEGA REŽIMA Električni režim med obratovanjem obločne peči razdelimo vsaj v dve karakteristični obdobji: a) obdobje taljenja in b) obdobje raztaljenega vložka. a) V času taljenja mora računalnik voditi obratovanje po vnaprej določenem programu: začetek taljenja z znižano napetostjo oziroma močjo, samo taljenje z maksimalno močjo loka in konec taljenja z močno reducirano močjo. Program taljenja mora biti voden kontinuirno. b) Obratovanje pri raztaljenem vložku mora biti vodeno po povsem drugih kriterijih. Programiran mora biti proces z maksimalnim izkoristkom oziroma proces z minimalnim erozijskim indeksom. Računalnik bo torej vodil obratovanje obločne peči tako, da bo po raztalitvi vložka znižal napetost in tudi lok na izračunane vrednosti. Izrednega pomena pri vodenju električnega režima je tudi optimizacija obremenitve več obločnih peči istočasno. S procesnim računalnikom je moč doseči, da obratujejo posamezne obločne peči v odvisnosti ne samo od trenutnega stanja posamezne peči, temveč v odvisnosti od potečenega procesa v peči ter od predvidevanj obratovanja peči za prihodnje časovno obdobje. Mnogokrat nujno zmanjšanje obtežbe moči mora biti izvedeno na onem agregatu, kjer je upoštevaje prioritetni red — gospodarska škoda najmanjša. OPTIMIZACIJA PRIPRAVE VLOŽKA IN PORABE FEROLEGUR Priprava vložka za elektroobločno peč je operacija, kjer lahko s pomočjo linearnega programiranja in računalnika zelo veliko prihranimo. Linearno programiranje je matematična tehika, ki omogoča optimalno razvrstitev parametrov v primerih, ko je možna različna razvrstitev le-teh. Za izvedbo takega programa optimizacije vložka mora vsak material imeti svojo kartico s ceno in težo vseh kontroliranih elementov, ki jih vsebuje. Pripravljene morajo biti tudi kartice o karakteristikah različnih kvalitet jekel, kot npr. teže, oblika kakršnekoli povezave med komponentami v vložku in specifikacije, ki omogočajo uporabo posebnih materialov. Program je namenjen doseganju najcenejše sestave vložka. Najprimernejša sestava bo povzročila, da bo kemična analiza dragih elementov blizu spodnje predpisane meje, po drugi strani pa bo vsebnost cenenih elementov blizu zgornje predpisane meje. Zato lahko zožimo in premaknemo k spodnjim mejam predpisane vsebnosti dragih legirnih elementov. Podobno lahko izračunavamo tudi optimalne količine ferozlitin,9 vendar se izračun za dodatek ferozlitin loči od izračuna vložka v naslednjem: — poznati je potrebno vrstni red dodajanja ferozlitin — upoštevati je potrebno razne fizikalno-kemič-ne reakcije in zakone — v peči je že material, katerega kemično sestavo moramo poznati. Zato je za konstrukcijo modela za izračunavanje dodatka ferozlitin potrebno poznati: — kemično analizo in glavne lastnosti jekla — količino izdelanega jekla — količino, kemično analizo in ceno vseh ferozlitin — praktične delovne parametre (npr. bazičnost žlindre). Za izračunavanje programov s pomočjo linearnega programiranja ni nujno, da imamo procesne računalnike, ker lahko take programe rešujejo tudi navadni digitalni računalniki. VODENJE RAFINACIJE Vodenje rafinacije, ki je za izdelavo jekla gotovo največjega pomena, je odvisno predvsem od pravilnega in obširnega programa za računalnik. Iz tabele 2 je razvidno, kako poteka računalniško vodenje rafinacije10: Tabela 2 — Potek rafinacije (podčrtani so odgovori talilca) 03/15 TEMP. KOPELI JE 1535 (°C) KONEC ŠARŽIRANJA IN TALENJA SKUPEN ČAS 02.85 H, SKUPNO KWH 028863 03/16 VZETI PROBO ZA OGLJIK, ŽVEPLO IN LEGIRNE ELEMENTE 03/18 VZETA PROBA 03/18 NASTAVITI MOč NAP 04, TOK 080, ZA 08 MIN 03/18 MOČ NA NAP 04, TOK 81, 79, 80 03/22 OGLJIK 035 03/26 IZRAČUNANA TEMP. KOPELI JE 1550 03/26 IZKLOPITI MOČ PIHANJE KISIKA, 21.2 ENOTE ZA 10 MIN 03/26 MOČ IZKLOPLJENA 03/27 PRIČETEK PIHANJA KISIKA 03/27 035C, 034S 03/27 024MN, 031CU, 002SI, 015NI, 005CR, 002MO 03/28 013P, 000AL 03/28 KONEC ANALIZE 03/37 PREKINITI PIHANJE KISIKA 03/37 IZMERITI TEMP. IN VZETI PROBO V 05 MIN 03/37 NASTAVITI MOČ NAP. 04, TOK 075, ZA 05 MIN 03/38 MOČ NA NAP. 04, TOK 76, 76, 75 03/38 PIHANJE KISIKA KONČANO 21.75 ENOT RAZLIKA KOLIČINE KISIKA 00.55 ENOT 03/44 IZKLOPITI MOČ VZETI PROBO ZA OGLJIK IN LEGIRNE ELEMENTE IZMERITI TEMPERATURO 03/45 MOČ IZKLOPLJENA 03/46 TEMP. KOPELI JE 1567 03/48 VZETA PROBA 03/48 NASTAVITI MOČ NAP 04, TOK 075, ZA 14 MIN 03/49 MOč NA NAP 04, TOK 76, 76, 75 03/57 016C, 015MN, 002SI 03/57 KONEC ANALIZE 03/59 VSEBNOST MN, NE ŠE DODATI REG. MN 1495 — 0138 = 1357 04/02 IZKLOPITI MOČ VZETI PROBE ZA C, MN NASTAVITI MOČ NA ISTO NAP. IN TOK 04/02 MOČ IZKLOPLJENA 04/05 MOČ NA NAP 04, TOK 76, 76, 75 04/05 VZETA PROBA 04/11 IZRAČUNANA TEMP KOPELI JE 1608 04/11 DODAJ MN V PEČ IZLITI PEČ 05 MIN PO DODATKU MN 04/11 IZKLOPITI PEČ 04/11 NASTAVITI MOČ NA NAP 06, TOK 055, ZA 05 MIN 04/13 DODANO MN 1355 04/14 MOČ NA NAP 06, TOK 55, 52, 55 04/15 014C, 015MN 04/16 NAOGLJIČENJE V PONOVCI 0015 ČISTEGA OGLJIKA 04/18 PRIČNITE Z IZLIVANJEM PEČI 04/19 IZKLOPITI MOČ 04/19 PREBOD 04/22 KONČANO LITJE 04/22 SKUPNA PORABA KWH 032250 04/25 TEMPERATURA JEKLA V PONOVCI JE 1588 04/48 PEČ PRIPRAVLJENA ZA PONOVNO ŠARŽIRANJE Ce je izmerjena temperatura v pravilnih mejah, zahteva računalnik, da se vzame proba za analizo jekla. Ko iz kemičnega laboratorija pride analiza, računalnik izračuna potrebno toploto in potrebno količino kisika za žilavenje. Na podlagi količine ogljika, ki naj zgori, se izračuna tudi predvidena temperatura ob koncu pihanja. Po pihanju ukaže računalnik, da se vzame nova proba, ki služi kot osnova za izračun dodatka ferozlitin, kar se zopet izračuna s pomočjo predhodno vloženih programov. Prikazali smo kako računalnik vodi proces. Vsak dogodek se časovno beleži in vsak neplanira-ni zastoj ali napačno delovanje peči mora talilec oziroma posadka pojasniti, kar prispeva, kot smo že omenili, k večji disciplini pri delu. OCENA DELOVANJA RAČUNALNIŠKO VODENE ELEKTROOBLOČNE PECI Iz opisovanja delovanja že instaliranih procesnih računalnikov je razvidno, da se dosežejo naslednje koristi in izboljšave pri delu elektroohločne peči6, i", n. ^13: — vodenje oziroma kontrola električnega režima — koordiniranje obremenitve več peči — izboljšan tok materiala — izboljšana tehnologija — manjša poraba ferolegur — krajši čas od prehoda do preboda in s tem večja storilnost — boljša vzdržnost obloge — večja kakovost izdelkov — odlična in neodvisna kontrola dela peči in posadke — večja disciplina pri delu — lažje in pravilnejše planiranje proizvodnje — možnost točne kontrole surovin za pripravo vložka. V tabeli 3 in na sliki 6 je prikazana aplikacija procesnega računalnika na delo 50 t UHP peči v Železarni CHRISTIANIA SPIEGEVERK na Norveškem6, kjer so 1968 instalirali tak računalnik. •10 35 30 25 20 15 10 5 MO 4 00 360 320 280 240 200 160 120 80 22 20 IS 16-14 12 10 se !& II »O-* OA o: qj h ii i« 1968 1969 1970 1971 Slika 6 Produktivnost peči in vzdržnost obloge pri računalniško vodeni elektroobločni peči V ZDA so pri popolnem vodenju obločne peči z LECTROPACE računalniškim sistemom dosegli naslednje koristi13: — porast produktivnosti do 15 %, kar znese skupno s prihrankom na elektrodah, na obzidavi itd. 1,50 do 2,25 $/tono, — optimalna poraba različnih surovin za pravilno sestavo vložka in dodajanje ferolegur prispeva do l,90$/tono, — pri kontroli in vodenju peči so dosegli prihranek do 0,75 $/tono. Skupna korist je torej od 1,50 do 6,0 $/tono — kjer pa niso upoštevali koristi od izboljšane kvalitete, od zmanjšanja števila »škart« šarž in od izboljšanega planiranja proizvodnje. Tabela 3 — Prikaz delovanja računalniško vodene 50 t elektroobločne peči* 1968 1969 1970 1971 1. Skupna proizvodnja (t) 94.307 118.595 124.447 137.147 2. Produktivnost (t/h) 15,0 19,2 20,1 22,1 3. Vzdržnost sten peči 184 237 288 277,6 4. Vzdržnost oboka peči 89,4 90,9 98,2 102,0 5. število popravil/oblogo 16,5 23,5 14,5 8,2 6. Zastoji zaradi popravil (h) 76,5 72,7 37,7 18,3 7. Skupni zastoji (% celotnega časa) 13,55 10,60 11,10 9,15 (* interni podatki) Zanimivo je sedaj primerjati stroške za nakup računalnika in opreme, s koristmi od njegove uporabe. Računa se, da so stroški za računalnik z »hard-vvare« opremo od 60.000 do 100.000$, cena »soft-ware« programske opreme pa je od 40.000 do 100.000 $, kar zavisi od obširnosti programov in tudi od proizvajalcev. Skupni stroški nabave kompletnega računalniškega sistema so torej med 100.000 in 200.000 $. Ce računamo s povprečno koristjo 3,0$/tono in z mesečno proizvodnjo 15.000 ton, bi prihranili 45.000$ mesečno. Za vzdrževanje sistema porabimo do 10.000 $ in čisti prihranek bi bil 35.000 $ mesečno. Glede na ceno računalniškega sistema bi nakup amortizirali v 3 do 6 mesecih. Vedeti pa je treba, da traja 3 do 5 let, da se doseže dovolj izpopolnjen sistem računalniškega vodenja, ki nam omogoča omenjene koristi. Literatura: 1. N. N.: Entvviriklung Konventionell instrumentierter und prozessreehnergesteuerter Systeme, Messen-Steu-ern-Regeln, Oktober 1971; 2. Shah R., A. M. Greene: World Steelmen Report on Use of Process Computer Control, IAMI, Mav 1970, 27-29; v 3. Brosvic J. A.: Computer Control Systems for Reducing Operating Costs in Oxigen Steelmaking and Electric Are Furnaces, Iron and Steel Engineer, September 1963, 153—163; 4. N. N.: Das IBM System 7, Posebna brošura; 5. Mulcahy J. A., G. H. Samuel: Lake Ontario StedTs Computer — Controlled Electric Are Meltshop, Blast Fur-nace and Steel Plant, November 1970, 801—805; 6. Riddervold H. W„ M. Mohagen, O. P. Thoresen: Computer controlled stee'1 melting in a 50 tons electric are furnace, Congres International sur le four electrique a are en acierie, Cannes (France), 7—9 juin 1971; 7. Shah R.: Steelmaking Automation Ouickens, IAMI, May 1970, 30—32; 8. N. N.: Automatisierung des Lichtbogenofens, AEG 4416.633 E 455/0469 9. Schroeder D. L.: The Plače of Time Sharing in Steelmaking Automation, Electric-Furnace Proceedings, 1970, Vol. 28, 142—149; 10. Weinheimer F. E.: The Computer in Electric Furnace Malting, Journal of Metals, April 1969, 69—76; 11. Gloven D. O.: Computer Control for Electric Furnace Steelmaking, Journal of Metalls, December 1964 963— —966; 12. Stenhouse J. F.: Application of Digital Computer to the Control and Direction of an Electric Furnace Melt Shop, Iron and Steel Engineer, March 1971, 93—97; 13. World Systems Laboratories: The Lectropace System for Computer — Based Process Control — In — Electric Steel Making, Posebna brošura. ZUSAMMENFASSUNG In Stahlwerken werden massenhaft Prozessrechner fiir die Fuhrung und Kontrole der Verfahrenstechnologie bei der Stahlerzeugung an Lichtbogenofen eingefiihrt. Das System der Fuhrung iiber die Prozessrechner ist aus »hardvvare« ind »software« Elementen zasammen-gestellt. Unter dre »hardware« Elemente zahlen Lichtbogenofen, der Prozessrechner und die Konsolen fiir idie Verbindung der Behilfdienste mit dem Rechner am Ofen. Unter die Programm oder »softvvare« Ausstattung zahlen die notigen aplikativen Programme fiir das Wirken des Rechnersystems, dessen Wirksamkeit und Niitzlidhlkeit stark von den Eingabedaten, vvelehe den Rechner iiber den Prozesstand informieren, abhangig ist. Diese Daten konnen in den Rechner in Form von analogen oder digitalen Signalen geraten. Die Fuhrung des gesamten Prozesses ist auf die Fuhrung und Kontrodle der einzelnen Phasen im Prozess aufgeteilt: 1. Einsatzvorbereitung 2. Einsetzen und Schmelzen 3. Frischen 4. Rafinieren 5. Legieren Fiir jede von diesen Phasen miissen mathematisehe Modelle ausgefertigt werden, welche zusammen den Grund-skelet der reehnerisehen Prozessfiihrung bilden. Solche Modelle werden dauernd vervoDkomment. In einem ent-wiokelten Prozessrechnersystem fiir die Lichtbogenofen-fiihrung konnen wir folgende Nutzen erwarten: — Steuerung und Kontrolle des elektrischen Regimes — Koordinierung der Beanspruchung mehrerer Lichtbogenofen — Kleinerer Verbrauch der Ferolegierungen — Kiirzere Abstichzeiten — Bessere Ofenhaltbarikeit — Bessere Gleichmassigheit und Oualitat — Bessere Arbeitsdisziplin — Leichtere und regelrechte Produktionsplanung SUMMARY Steelworks in the world introduce on a large scale the process computers for optimization and control of the technological process in steelmaking in electric are furnaces. Computer control system is composed of hardware and software units. Electric are furnaces, computer, and conneetion of the auxiliary servdces with the computer at the furnace are hardware units. Program or the software equipment are the needed application programs for operation of the computer system whtch success and useful-ness are highly dependant on dnput signals which inform the computer about the process state. These data can oome into the computer either in form of analog or digi-tal signals. Optimization of the whole process is divided in the optimization and control of single steps in the process: 1. charge preparation 2. charging and smeltimg 3. oxygen blowing 4. refining 5. alloying Mathematical rnodels must be prepared for each of the mentioned steps, and they form the basic skeleton of the oomputer operational process. Such models must be con-stantly improved and completed, and the failowing ad- vantages can be espected from a developed computer system for optimization of an electric are furnace: — optimization and control of the electnic economy _ cooridination of simiultaneous loading of a greater nuimber of electric are furnaces — louer consuimiptiora of ferroalloys — shorter tirne between the tappings — longer life of lining — greater equality and higher quality of produetion — greater working discipline — easier and more correct planing of produetion. 3AKAIOTEHHE Aah vnpaBAeHHH h kohtpoah MeTaAAyprHHecKora nponecca npn npOH3BOACTBe CTaAII b 3AeKTpOAyrOBOH ne™ bc10ay b CTaAeAHTeHHBIX 3aBOAax HaMaAH bboahth, t. h. npoueccHbie BbmucAHTeAbHbie c^ethh-KH. CucTeMa ynpaBAeHHS cqeTk6 c cneTK6bi Heo6xoAHMbi annAHKaTHbie nporpaMMbi aah npaBHAbHo-ra AeHCTBHH cncTeMbi BbraecAHTeAbHora cnemHKa, TaK KaK, noHHTHo, opMe aHa-AOrHbIX HAH nbl4>pOBbIX CHrHaAOB. VnpaBAeHne HaA c0B0KynHbiM npoueccoM mojkho nopa3AeAHTb Ha ynpaBAeHHe H Ha KOHTpoAb oTAeAbHbix 4>a3, KOTOpbie HepeAyiOTCa b nponecce t. e.: 1. npnroTOBAeHHe uiHXTbi 2. 3arpy3Ka h nAaBAeHHe 3. 4>pHiueBaiiHe 4. pacjjHHHpoBaunc 5. AerupoBaHHe Aah kajkaoh ot ynoMaHyTbix 4>a3 Heo6xoAHMO HMeTb npHro-TOBAeHHbie MaTeMaTHMecKue MOAeAH. Bce, B3«Tbie BMecTe moacah npeACTaBASioT ochobhoh CKeAeT ynpaBAeHHH npoueccoM npn noMomH Bbl^eCAHTeAiHOra CMeTMHKa. TaKHe MOAeAH noCTOHHHO YC08epineHCTByi0T H ot pa3BHTora BbiiecAHTeAbHora cncTeMa ypnaBAeHHH SAeKTpoAVroBoii ne^y mokho OJKHAaTb noAb3y b CAeAYK>mHX 4>a3ax npouecca np0H3B0ACTBa: — npn vnpaBAeHHH h KOHTpoAe 3AeKTpmecKora peaaiMa, — npn KoopAHHauHH 3arpy3KH paSoThi HecKOAbKHX neiefi oaho-BpeMeHHO, — VMeHbmeHHe pacxoAa <}>eppocnAaBOB, — coKpameHne BpeMaHH Me5KAY BbinycKaMH, _ V^VHUieHHe BbIHOCAHBOCTH (j>yTepOBKH, — yAyquieHHH hto KacaeTCS paBHOMepHOCTH H Ka«iecTBa CTaAH, _noBbimeHHe AHcmmAHHbi pa5oTbi, HaKOHeu a — oSAerMeHHe aah npaBHAbHora nAaHHpoBaHHH np0H3B0ACTBa. Marjan Senica, dipl. inž. Železarna Ravne ASM-SLA: T7d, DK: 62-233 Vpliv aksialnih obremenitev na življenjsko dobo valjčnih ležajev Pri proizvodnji strojev se v Železarni Ravne srečujemo z mnogimi tehnološkimi in konstrukcijskimi problemi. Stroji sestoje iz množice strojnih delov. Naloga konstruktorjev in tehnologov je, da te dele med seboj uskladijo, da sestavljeni predstavljajo homogeno enoto, ki potem lahko obratujejo v najtežjih pogojih zanesljivo in točno. Pri konstruiranju stiskalnic in drugih strojev se srečujemo s problemi vležajenja gredi. Ležaji morajo biti tako izbrani in dimenzionirani, da prenašajo sile obremenitev in da zdržijo predpisano Življenjsko dobo. Na sliki 1 je prikazano vležajenje glavne gredi stiskalnice DQ 500 s sklopko in zavoro. Izbrani so valjčni ležaji. Pri vklapljanju in izklapljanju se pojavljajo precejšnje aksialne sile. Valjčni ležaji te sile prenašajo, skrajša pa se jim življenjska doba. Da bi konstrukterji stiskalnic in podobnih strojev te vplive upoštevali, je v članku podana analiza problema. UVOD Valjčni ležaji so namenjeni za prenašanje radialnih in tudi dksialnih sil. Aksialne obremenitve v določeni meri zmanjšajo življenjsko dobo ležaja, ter povzročajo določene premike in zasuke kotal-nih elementov. Te obremenitve so drugačne kot pri čisti radialni sili. Pride do povečanja napetosti na posameznih delili kotalnih elementov, kar skrajša njihovo življenjsko dobo. Obremenitev posameznega kotalnega elementa SI. 2 prikazuje obremenitev valjčka pri aksialni obremenitvi valjčnega kotalnega ležaja. Obroč ulovi aksialno obremenitev Qa. Ta se preko ramen zunanjega in notranjega obroča prenese na valjček. Med prijemališčema sil Qa je razdalja ha. Pojavi se moment dvojice sil M = Qa. ha. Moment povzroči zasuk valjčka za kot 0/2. Valjček se neenakomerno deformira na zunanjem premeru. Rezultat tega je neenakomerna obremnitev valjčka (si. 2). Obremenitev površine valjčka lahko izrazimo s silo Slika 1 Vležajenje glavne gredi stiskalnice DQ 500, ŽEZB 7 (1973) št. 4 Vpliv aksialnih obremenitev na življenjsko dobo valjčnih ležajev r = (2) ■ R ekv r kMS • °raax 1 — (1—T)5.86- 5,86 r b) Valjček je obremenjen samo na delu le£: - Rekv cs 5max 1,08 1 5,86 r za 1 ^ T < Cs je vzmetna konstanta in se izračuna po enačbi: C5 - 2680 . lef°'92 (5) Sile na ležaj Z enačbami 2, 3 in 4 smo določili ekvivalentno dinamično obremenitev PRekv za vsak valjček posebej. Poiskati moramo srednjo vrednost Pmekv za vse valjčke v ležaju. Določimo jo po enačbi: p — 1 m ekv ? P , 10/3 1 rRekv ' 3 10 (6) Slika 2 Obremenitev valjčka PR delujočo v razdalji e od središča. Pojavi se dvojica sil v razdalji 2e, ki da moment M = PR. 2e. Ta moment je enak momentu sil Qa. M = Qa. ha = PR . 2 e (1) Iz te enačbe vidimo, da je valjček pri čisti aksialni sili obremenjen tudi z radialno silo. Pritisk na površini aksialno obremenjenega valjčka lahko določimo iz zasuka valjčka. Če je 0/2 kot zasuka, Smax/2 največja deformacija na robu valjčka, lef efektivna dolžina valjčka, lahko tvorimo koeficient; ©•lef Koeficient rabimo za prikaz zasuka valjčka. Če ima valjček površinski dotik po celi efektivni dolžini lef je koeficient med 0 in 1. V primeru delnega dotika je T > 1. Zunanji premer valjčka je obremenjen z neenakomernim pritiskom in je deformiran. Ekscentrič-no silo PR lahko izrazimo z ekvivalentno dinamično silo PRekv Sila PRekv deluje na središče valjčka. Silo PR ekv izrazimo z brezdimenzijskim koeficientom zasuka. Ločimo dva primera: a) Valjček je obremenjen po celi dolžini lef: Ekvivalentna dinamična obremenitev P, s katero določamo življenjsko dobo ležaja je izražena z enačbo: P = 0,4013Pmekv.Z (7) S tem smo določili porazdelitev zunanje aksial-ne obremenitve Fa na vsak posamezen valjček ležaja. Prenašanje aksialne obremenitve Vzemimo, da je valjčni ležaj obremenjen samo z radialno obremenitvijo. Radialna sila Fr premakne notranji obroč radialno za 5r proti zunanjemu obroču. Pri tem so se elastično deformirali valjčki in tekalne površine. S premaknitvijo valjčka v smeri cp se spreminja njegova deformacija. Spreminjanje je izraženo z izrazom 5r cos cp. S pojavom aksialne obremenitve Fa se notranji obroč pomakne v aksialni smeri za 5a relativno na zunanji obroč. Posledica premika je zvračanje valjčkov (si. 3). Če je pritisk na dotikalnih površinah valjčkov in med rameni tekalnih obročev manjši, kot pa pritisk med valjčki in tekalno površino ležajnih obročev, ga lahko zanemarimo. V primeru, da se oblika tekalnih obročev pri obremenitvi ne menja, moramo analizirati samo deformacijo valjčkov in tekalne površine. Na si. 3 predstavlja označena površina deformacijo valjčkov in tekalne površine. Deformacija nastopi zaradi aksialne in radialne obremenitve. V sredini valjčka je deformacija 5m = 5r cos cp. Notranji obroč se premakne relativno glede na zunanjega za 8a. Določimo lahko kot zasuka valjčka ©/2 . za 0 < T ^ 1 (3) 2 ha Maksimalna deformacija valjčkov je: 5max = 8r COS Cp + © L (8) (9) (4) Določimo brezdimenzijski koeficient zasuka za vsak valjček posebej, r se spreminja v odvisnosti od kota cp. 2 5a lef ©. lef ' 5r ha r (cp) =---- =---5— 5max i k + coscp 5, h„ Sr cos t 2 . Sr. cosf 2 CO/ISf Valjčki obremenjeni po ceh dolžini Valjčki obremenjeni na delu dolžine valjčki so neobremenjeni valjčki so obremenjeni na delu dolžine valjčki obremenjeni po celi dolžini Slika 4 Različna dolžina obremenitve valjčka po obodu ležaja = tpG je r ( 90°. V neobremenjenem območju postane T (cp) negativen. Ekvivalentna obremenitev ležaja PR = 0 in valjčki ne prenašajo aksialne obremenitve. Teh valjčkov v izračunu ne upoštevamo. Ce poznamo T (ep) je ekvivalentna obremenitev PR določena. Ločimo dva primera: a) Valjček je obremenjen po celi dolžini: PR 1 — (1 — r)2.os 5 1.08 2,08 r zaOcr^l (11) b) Valjček je obremenjen samo na delu svoje dolžine: Pr 1 c5 • 5maxi.o 2,08 r za i == r < Radialna sila Fr ležaja se izračuna iz PR 1 211 FR = z . — J PR ( 1 so valjčki obremenjeni samo na delu dotikalne površine. Kadar je kot (p = 2e (cp) Qa( 0 (17) Rešitev enačb Radialno silo Fr, aksialno silo Fa in ekvivalentno dinamično obremenitev P določimo z vstavljanjem vrednosti za Sa. lef in 5r. ha. Ekvivalentna dinamična sila je odvisna od radialne obremenitve. Odnos lahko izrazimo v funkcijski zvezi. P Fa ha ^ = — ■ — (18) r Fr lef Funkcija podaja napetosti in deformacije valjčnih kotalnih ležajev obremenjenih z aksialno obremenitvijo. Funkcija je grafično prikazana v diagramu si. 5. Polna črta podaja naraščanje ekvivalentne dinamične sile P za valjčne kotalne ležaje, če je poleg radialne obremenitve ležaja še aksialna obremenitev. Vrednosti za ekvivalentno dinamično obremenitev P vstavljamo v znano enačbo za določanje ležajev in lahko določimo koeficient življenjske dobe ležaja. 4-fn (25) tL = življenjsko dobo ležaja Lh lahko izračunamo iz koeficienta življenjske dobe fL. Tabela 2 Slika 5 P Fa ha — kot funkcija — • — Fr Fr lef Poenostavljen izračun Računsko dobljeno krivuljo lahko aproksimiramo z dvema ravnima črtama. Ta poenostavitev da naslednji enačbi: _ _ F-i hi P = Fr za — . — < 0,1 Fr lef (19) h F h P = 0,925 Fr + 0,75 — . Fa za — . — > 0,1 (20) Lf Fr Lf Z vstavljanjem vrednosti za — iz kataloga za vr- lef sto ležajev dobimo enačbe v tabeli 1. Tabela 1 Lr — Lr. . (100 %) Serije ležajev = 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Fr 10; 2; 2E; 3E; 4 0 % 22; 22E; 23; 23E 0 % 8 % 18 % 26 % 33 % 0 % 4 % 11 % 17 % Učinek delovanja aksialne obremenitve ležaja na življenjsko dobo je prikazan v tabeli 2. Lar pomeni življenjsko dobo ležaja, če je ta obremenjen z aksialno in radialno obremenitvijo in Lr življenjsko dobo ležaja, če je ta obremenjen samo z radialno silo. . 100 % prikaže procentualno Kvocient skrajšanje življenjske dobe ležaja pod vplivom aksialne sile. Literatura: 1. Brandlein, J.: »The Fatique Life of axially loaded Cy-lindrical Roller Bearings«, Bali and Roller Bearing Engineering (Schweinfurt) 1. (1972) stran 7—11. 2. Brandlein, J.: »The Effect of Misaliigncment on the Life of Cylindrical Roller Bearing and Tapered Roller Bearings«, Bali and Roller Bearing Engineering (Schvvein-furt) 1. (1971), stran 2-9. Serije valjčnih kot. ležajev Stopnja obremenitve Ekvivalentna dinamična obr. Št. enačbe 10; 2; 2E;3;3E;4 0 < — < 0,11 F, 0,11 <— < 0,30 F, P = Fr P = 0,925 Fr + 0,682 Fa (20) (21) 22; 22E; 23; 23; 0 < — < 0,17 Fr 0,17 KHTeAb- hocth noanihnhhkob. PoAHKOBbie noAHiHtiHHKH nepeHocHT aKcnaAbnyio Harpy3Ky, ho hx np0a0a5khteabh0ctb c ybeah«ieHHeM Harpy3KH VMCUbLlJaeTCH. B cTaTbe noAaHa 4>yhkijhohaabhaa cbh3b bahhhhh aKCHHAbHoii Harpy3KH C npOAOAaCHTeAbHOCTbIO pOAHKOBbIX nOAUIimHHKOB. npH BbIMHCAeHHII npOAOA2CHTeAbHOCTH pOAHKOBbIX nOAHIHHHHKOB Harpy-»eHHbIX C aKCHHAbHOH CHAOH, HeO0XOAHMO nOAyHeHHbie AaHHble no-npaBHTb Ha onpeAeAeHHbie 3hqmchhh. Svinčeva Jekla, nova možnost za povečano produktivnost obdelovalnih strojev Svinčeva jekla, nov proizvod ZRSŽ-ŽELEZARNE JESENICE Svinčeva avtomatska jekla ATJ lOO Pb Svinčeva konstrukcijska jekla — ogljikova — nizko legirana Vsako jeklo lahko legiramo s svincem! Tehnične novice dr. Andrej Paulin, dipl. inž. FNT Ljubljana Mednarodni sistem enot in predlog usklajene uporabe simbolov za označevanje fizikalnih in kemičnih veličin Kratek pregled mednarodnega sistema enot SI ter uvajanje enot sistema SI v ZR Nemčiji naj bi bila osnova z a uvajanje teh enot tudi pri nas. Posebej so prikazani primeri najpomembnejših novih enot v metalurgiji ter način preračunavanja številčnih vrednosti v starih enotah v vrednosti v novih enotah. Na koncu daje avtor v diskusijo predlog o usklajeni uporabi simbolov za označevanje ■fizikalnih in kemičnih veličin. Naravne pojave kvalitativno in kvantitativno opisujemo z enačbami med različnimi fizikalnimi in kemičnimi veličinami. Fizikalna oziroma kemična veličina je torej abstraktna oznaka fizikalnega oziroma kemičnega stanja ali pojava, ki ga lahko izmerimo. Veličina, ki jo kvalitativno opisujemo z dogovorjenim simbolom, je kvantitativno ponazor- Tabela 1: Osnovne enote sistema SI' Fizikalna__ veličina Ime Simbol Dolžina meter m Masa kilogram kg Čas sekunda s Električna amper A jakost toka Termodinamična kelvin K temperatura Jakost svetlobe kandela cd Količina snovi mol mol jena s produktom števila in merske enote. Ta produkt mora biti pri dani kvantitativni veličini konstanten neodvisno od uporabljane merske enote, npr. 1 m = 100 cm, t. j. število je 100 krat večje, če je izbrana merska enota 100 krat manjša. Zaradi enostavnejšega računanja odnosov med veličinami, ki opisujejo različne pojave, npr. mehanske in električne, je najprimerneje, če uporabljamo take merske enote, da z medsebojnim množenjem osnovnih merskih enot in faktorja 10", pri čemer je n = 1, 2, 3, ..dobimo osnovno enoto za drugo veličino, npr. watt = joule X sekunda, ali newton X X meter x meter x 10—6 = N/mm2 (enota za napetost). To je tudi cilj mednarodnega sistema enot. Mednarodni sistem enot Na 10. generalni konferenci za mere in uteži leta 1954 so za področje fizike in tehnike postavili Enota Definicija 1 650 763,73 mnogokratnik valovne dolžine sevanja v vakuumu, ko atomi nuklida 86Kr preidejo iz stanja 5 d5 v stanje 2 p10. masa mednarodnega modela kilograma. 9 192 631 770 mnogokratnik trajanja periode sevanja, ki nastane pri prehodu med obema nivojema hiperfine strukture osnovnega stanja nuklida U3Cs. jakost časovno nespremenljivega električnega toka, ki povzroči med dvema vzporednima, med seboj 1 m oddaljenima, ravnima, neskončnima vodnikoma z zanemarljivo majhnim okroglim presekom silo 2.10 N-7 na meter dolžine, ko teče po njih (v vakuumu). 273,16 del termodinamične temperature trojne točke vode. jakost, s katero seva 1/600 000 m2 črnega telesa pravokotno na svojo ploskev pri strdišču platine, ko se strjuje pri tlaku 101 325 N/m2. količina snovi sistema določene sestave, ki sestoji iz ravno toliko delcev, kot jih vsebuje 12/1000 kg nuklida 12C. osnovo metričnega sistema enot s šestimi osnovnimi enotami (Tabela 1). Ta sistem je na naslednji konferenci leta 1960 dobil ime Systeme International d'Unites ali skrajšano SI1. Vse osnovne enote razen časa so izbrane tako, da lahko izpeljemo enoto za katero koli fizikalno veličino z enostavnim množenjem osnovnih enot. Tako izpeljane enote imenujemo koherentne enote. Kaže jih tabela 2. Vse države članice mednarodne konvencije za me-trični sistem so dolžne preiti na mednarodni sistem enot. Uvajanje sistema SI pa rešujejo nekje zakonsko (npr. ZR Nemčija), nekje pa s standardizacijo (npr. Madžarska). V ZR Nemčiji, kar je pomembno tudi za nas, ker smo strokovno in gospodarsko precej tesno povezani z njo, je junija 1970 izšel zakon o novih merskih enotah2, po katerem morajo do konca leta 1977 popolnoma preiti na mednarodni sistem enot. Na Madžarskem pa so leta 1972 s standardi začeli uvajati nove enote3. Pri nas pa je tudi julija 1973 izšel zakon o spremembah merskih enot10. Osnovne enote mednarodnega sistema so dolžina, masa, čas, električna jakost toka, temperatura (termodinamična) in jakost svetlobe, njim pa so leta 1971 (14. generalna konferenca) priključili še količino snovi (mol), ki so jo prvotno smatrali kot atomsko fizikalno enoto, a je bila v ZRN po DIN 13014 že vključena kot osnovna enota. Praktičnost računanja in preglednost zahtevata, da pri kvantitativnem opisu veličin uporabljamo števila s čim manj številkami. Najprimernejša so števila med 0,1 in 1000. Sistem SI nam to omogoča z uporabo decimalnih mnogokratnikov ali delov osnovnih in koherentno izpeljanih enot. Tabela 3 daje pregled decimalnih predpon enotam, ki jih pišemo skupaj z enoto brez presledka, tako da dobljena enota predstavlja enovit simbol, npr. kW, mm, MJ, ipd. Edino pri enotah za kote in za čas ne uporabljamo decimalnih predpon. Vedno smemo uporabljati le po eno predpono, npr. pišemo mg in ne [jikg. Poleg tega ne smemo več pisati enote s samo decimalno predpono, torej je pravilno [im in ne (mikrometer in ne mikron). Eksponent pri enoti z decimalno predpono se nanaša na celotno enoto, torej cm3 = 10—6 m3. Nekatere z decimalnimi predponami izpeljane enote iz osnovnih enot imajo posebna imena, ki pa jih sistem SI zaradi ustaljenosti ne preganja (Tabela 4). Poleg tega pa iz praktičnih razlogov sistem SI dopušča še nekoherentno izpeljane enote za čas, ter kotno stopinjo, elektronski volt, atomsko enoto mase in stopinjo Celzija (Tabela 4). Predzadnji dve enoti sta atomsko fizikalni enoti in dejansko neodvisni od sistema SI. Še enkrat pa bodo do leta 1978 prediskutirali dopustnost angstroma, dyne, fizikalne atmosfere (atm), erga, poisea, stokesa, curiea in rentgena, ki pa so trenutno na listi enot z omejenim časom uporabe (do konca leta 1977). Zaradi čim bolj poenostavljenega računanja je treba zmanjšati število enot na minimum, predvsem pa prepovedati nekoherentno izpeljane enote (razen za čas). Glede na taka priporočila generalnih konferenc za mere in uteži so v ZRN že sedaj prepovedani za uradno rabo gauss, maxwell, Tabela 2: Koherentno izpeljane enote iz osnovnih enot sistema SI Enota Fizikalna veličina Ime Simbol Definicija Kot — ravninski radian rad 1 rad = 1 m/m Kot — prostorski steradian sr 1 sr = 1 m2/m2 Frekvenca hertz Hz 1 Hz = l/s Sila newton N IN = 1 kg m/s2 Tlak pascal Pa 1 Pa = 1 N/m2 Energija joule J 1 J 1 Nm Moment newtonmeter Nm 1 N m = 1 kg m2/s: Moč watt W 1W = 1 J/s Napetost — električna volt V IV = 1 W/A Upornost — električna ohm n i n = 1 V/A Prevodnost — električna siemens s 1 S = l/n Elektrenina coulomb c 1C = 1 As Kapacitivnost — elektr. farad F 1F = 1 C/V Magnetni pretok weber Wb 1 Wb = 1 Vs Gostota magnetnega pretoka tesla T 1 T = 1 Wb/m2 Magnetna poljska jakost amper na meter A/m 1 A/m Induktivnost henry H 1 H 1 Wb/A Svetlobni tok lumen lm 1 lm = 1 cd sr Osvetljenost lux lx 1 lx = 1 lm/m2 Tabela 3: Decimalne predpone enotam Mnogokratnik Ime Simbol 1012 tera T 109 giga G 106 mega M 103 kilo k 102 hekto h 10 deka da 10 1 deci d 10-2 centi c 10-3 mili m 10-6 mikro li 10-9 nano n 10-12 piko P 10—15 femto f 10-18 ato a oerstedt, clausius, stopinja Englerja, stopinja Fahrenheita, eolski sistem mer, po letu 1975 izraz stopinja kot enota za temperaturo in stilb, po letu 1976 izraz stopinja Kelvina (namesti njega samo: Kelvin), od leta 1978 pa pord, atmosfera, mmHg, tor, mm vodnega stebra, kalorija, konjska moč. Jugoslovanski zakon10 pa dopušča enote izven sistema SI, kot so angstrom, mikron, barn, gal, dyna, tehnična atmosfera, fizikalna atmosfera, milimeter živosrebrnega stebra, milimeter vodnega stebra, stokes, kilopondmeter, kalorija, konjska moč, curie, rentgen, rad in rem (rad in rem sta enoti za absorbirano ali ekvivalentno dozo ioniziranega sevanja) do konca leta 1980. Ker smo še navajeni misliti v do sedaj uporabljanih enotah, daje tabela 5 pregled nekaterih najpogostejših pretvornikov nedovoljenih enot v enote sistema SI. VPLIV ENOT SISTEMA SI NA VREDNOSTI NEKATERIH FIZIKALNIH KOLIČIN V METALURGIJI Na področju preiskave kovin je najpomembnejše pogledati si nove enote za merjenje napetosti, trdote in žilavosti. Tehnični komite 17. organizacije ISO (International Organisation of Standardi-zation)5 je junija 1970 predlagal, da bi napetosti merili v N/mm2. Nove vrednosti dobimo, če stare vrednosti množimo z 9,81 in produkt zaokrožimo na celo število, npr. 50 kp/mm2 bo po novem 490,5 ali zaokroženo 491 N/mm2. Podkomite 6 preje omenjenega komiteja6 je na seji januarja 1971 sklenil, da morajo vrednosti Brinellove, Rockwellove in Vickersove trdote ostati nespremenjene pri prehodu na nevvton kot enoto sile. Pri merjenju Rock-wellove trdote ostane obtežba po velikosti ista, le da bo izražena v N, t. j. 1471,5 N namesto dosedanjih 150 kp pri HRC. če želimo pri Brinellovi in Vickersovi trdoti ohraniti iste številčne vrednosti pri uporabi N kot enote za obtežbo, se spremenita tudi definiciji obeh trdot: HB = 0,102 .2 A ti D (D — V D2 — d2) HV = 0,189108 — d2 ISO predlaga zato, da bi Brinellovo in Vickerso-vo trdoto pisali v bodoče brez enot in sicer 120 HB 5/250/30 namesto HB 5/250/30 = 120 kp/mm2 ali 650 HV 30 namesto HV 30 = 650 kp/mm2. Udarna zarezna žilavost bo v bodoče dana v J, t. j. v enotah za delo, pri čemer se bo udarno delo nanašalo na presek ISO preskušanca z ostro zarezo. Pri merjenju žilavosti z drugačnimi preskušanci lahko dobljene vrednosti preračunamo na osnovi oblike preskušanca, tako da številčne vrednosti (v kpm/cm2) množimo z 9,81 in presekom. Tabela 4: Imena in enote, ki jih sistem SI še dopušča Fizikalna veličina Ime Simbol Definicija Površina ar a 1 a = 100 m2 hektar ha 1 ha = 104m2 Prostornina liter 1 11 10-3 m3 Kot — ravninski kotna stopinja 0 1° (m/180) rad Masa tona t 11 - 103 kg Tlak bar bar 1 bar = 105 Pa Čas minuta min 1 min = 60 s ura h 1 h = 3600 s dan d 1 d = 24 h = 86 400 s Energija elektronski volt eV 1 eV = 1,60219.10-19 J Masa atomska enota mase u 1 u = 1,66053 .10-27 kg Temperatura stopinja Celzija °C °C = K — 273,15 Tabela 5: Pretvorniki nekaterih enot, ki jih sistem SI ne dopušča Fizikalna veličina Pretvarjanje Dolžina 1 A = 10-10 m Sila 1 kp = 9,80665 N 1 dyn = 10-5 N Tlak, napetost 1 kp/mm2 = 9,80665 N/mm2 = 0,98 0 6 65 .105 Pa 1 at = 0,980665 bar = 0,980665 .105 Pa 1 atm = 1,01325 bar = 1,0 1 325 .105 Pa 1 tor = 1,333224 mbar = 133,3224 Pa 1 mm Hg = 133,3224 Pa 1 mm VS = 9,80665 Pa Energija 1 kpm = 9,80665 J 1 erg = 10—7 J 1 kcal = 4,1868 kJ 1 kWh = 3600 kJ Moč 1 kpm/s = 9,80665 W 1 KM = 735,49875 W Viskoznost — dinamič. 1 P = 0,1 Pas — kinemat. 1 St - 10-4 m2/s Magnetni pretok 1 M = 10-8 Wb Gostota magn. pretoka 1 G = 10-4 T Magnetna poljska jakost 1 Oe = 79,6 A/m Enota radioaktivnosti 1 Ci = količina radioaktivne snovi, ki ima 3,700.10'° razpadov/s Enota radioaktivnega 1 r = sevanje, ki ustvari v 1 cm3 zraka toliko ionov, da sevanja prenesejo 1 elektrostatično enoto elektrenine kakršnega koli predznaka Pri ISO preskušancih z ostro zarezo dobimo novo vrednost žilavosti (kot udarno delo), če dosedanjo vrednost v kpm/cm2 množimo s 7,8 (faktor 9,81 x presek preskušanca) in produkt najprej zaokrožimo na celo število, potem pa še zadnjo številko zaokrožimo na 0 ali 5. Tabela 6 kaže nekaj praktičnih primerov preračunavanja številčnih vrednosti v dosedanjih enotah v številčne vrednosti v novih enotah. Namesto preračunavanja udarnega dela pri drugačnih oblikah preskušancev je primerneje številčno podati udarno delo, zraven pa navesti obliko preskušanca. Pri DVM preskušancih je faktor, s katerim množimo stare vrednosti žilavosti v kpm/cm2 6,9, pri ISO preskušancih z okroglo zarezo pa 4,97. V ekstraktivni metalurgiji bodo največje številčne spremembe doživele veličine povezane s toplotno energijo. V novejših strokovnih člankih v svetovni literaturi8 za toplotno prevodnost uporabljajo W/cm K in za toplotno prehodno število W/cm2 K, čeprav je enota za količino toplote J. Stremimo k čim večji racionalnosti in pregledneje je pisati W kot J/s. Z uporabo cm v enoti za toplotno prevodnost se številčne vrednosti gibljejo med 0,1 za pline in 100 za dobro prevodne kovine. Vrednosti izražene v cal/cm s °C oziroma cal/cm2 s °C množimo z 4,1868, da dobimo nove številčne vrednosti, če pa so izražene v kcal/mh°C oziroma kcal/m2 h °C pa moramo množiti z 0,01152 oziroma 0,0001152. Specifično toploto izražamo v J/kgK, pri čemer stare vrednosti izražene v cal/g°C ali kcal/kg°C množimo z 4186,8. Kalorična vrednost goriv ima enoto kJ/kg in staro vrednost v kcal/kg množimo s 4,1868. Nekaj primerov preračunavanja kaže tabela 6. Ostale pomembnejše veličine bodo s prehodom na novi merski sistem doživele spremembe le v potenci faktorja 10, tako je viskoznost izražena v Pa s (Tabela 5), difuzijski koeficient v m2/s, površinska napetost v N/m (1 N/m = 103 dyn/cm). Primeri preračunavanja so v tabeli 6. Pri magnetnih materialih prinaša uvedba sistema SI vidno poenostavitev. Gostoto magnentne energije so v dosedanjih enotah izražali v G Oe (gostota magnetnega pretoka X magnetna poljska jakost), medtem ko so za histerezne izgube na enoto prostornine uporabljali erg/cm3, čeprav predstavljata obe veličini s fizikalnega stališča energijo na enoto prostornine, t. j. isto. Pri tem je bil 1 G Oe = 0,08 erg/cm3, torej so se številčne vrednosti za obe energiji razlikovale med seboj za okoli 12,5 krat. Po novem merskem sistemu bo gostota magnetne energije izražena v J/m3 tako kot histerezne izgube. Če namreč po tabeli 2 pretvorimo T . A/m dobimo, da je 1 T A/m = 1 J/m3. Tabela 6: Nekateri praktični primeri preračunavanja številčnih vrednosti v nove enote Veličina Način izražanja stari Preračunavanje Trdnost (491 23 X 9,81 = 225,63->226 10460 X 9,81 = 104378,4- 104400 15 X 7,8 = 117-> 115 15 x 4,9 = 73,5 -> 74 -> 75 15 X 6,9 = 103,5-> 104-> 105 0,48 X 4,1868 = 2,009664^2,01 173 X 0,01152 = 1,99296 —> 1,99 1,33 x 4,1868 = 5,568444 —> 5,57 40 X 0,0001152 = 0,004608 —> 4,61.10—3 0,12 x 4168,8 = 502,416-> 502,4 8000 X 4,1868 = 33494,4-> 33500 3 X 0,1 = 0,3 3,5.10—6 X 10^ = 3,5.10—10 520 x 10-3 = o,52 6900 X 0,008 = 55,2 -> 55 550 X 0,1 = 55 __Tabela 7: Simboli fizikalnih in kemičnih veličin in predlagane enote Veličina Simbol Enota Pripomba Kot Dolžina debelina debelina plasti širina višina Premer polmer Površina Specifična površina Prostornina Čas cas, ko doseže veličina mejno vrednost Hitrost Kotna hitrost Pospešek zemeljski pospešek Masa Gostota Pretok mase Gostota masnega pretoka Masno prestopno število Masno prehodno število Difuzij ski koeficient Količina snovi Molska masa Sila teža specifična teža Moment sile Delo, energija Tlak atmosferski tlak Napetost trdnost meja elastičnosti meja plastičnosti Strižna napetost Modul elastičnosti Strižni modul Modul vzvoja Specifični raztezek raztržni spec. razt. kontrakcija Stisljivost Koeficient trenja Moč Dinamična viskoznost kinematična viskozn. Žilavost «, P, Y 1, L rad m d m 5 m b m h m d, D m r, R m A m2 S l/m V m3 t s T s v m/s to rad/s a m/s2 g m/s2 m kg P kg/m3 Qm kg/s qm kg/s m2 km kg/s m2 bar km kg/s m2 bar D m2/s n mol M g/mol F N G N T N/m3 M Nm W J P Pa P bar c N/mm2 °m N/mm2 ffo.oi N/mm2 ot,go,2 N/mm2 t N/mm2 E N/mm2 G N/mm2 K N/mm2 £ % 5 % ¥ % ll mm2/N f — P W •n Pas v m2/s p J simbol na prvem mestu ima prednost približno 9,81 m/s2 JUS predpisuje q' količino v g/s cm2 atm množimo z 10,13 tudi: cr 0,005 Veličina Simbol Enota Pripomba Temperatura T K Koef. linearnega razt. a l/K Količina toplote W J Pretok toplote Qt W, J/s Gostota topi. pretoka qt W/cm2 Toplotna prevodnost "k W/cm K Toplotno prestopno št. at W/cm2K Toplotno prehodno štev. kt W/cm2K Temperaturna prevodnost a — Specifična toplota c J/kg K Kalorična vrednost H kJ/kg Izsevnost, emisivnost e — Entalpija H J prosta entalpija G J notranja energija U J Entropija S J/K Specif. latentna topi. 1 J/kg Električna napetost U V Jakost električ. toka I A Upornost R fi Spec. elektr. upornost p fim Spec. elektr. prevodnost y S/m Elektrodni potencial E V Magnetni pretok O Wb Gostota magnet, pretoka B T Jakost magnetnega polja H A/m Permeabilnost H T/(A/m) Jakost svetlobe I cd Koncentracija C mol/l Aktivnost a Fugativnost f Aktivnostni koeficient y Poroznost p,z JUS predpisuje Q2 JUS predpisuje O3 = Vp S pri konstantnem tlaku: cp Plinska konstanta R J/mol K = 8,31 bar cm3/mol K = 83,14 Boltzmannova konstanta k J/K = 1,38.10—23 Štefanova konstanta a W/cm2 K = 5,67.10-12 Planckova konstanta h W = 6,62.10-34 Faradayeva konstanta F J/V g ekviv. = 96 485 Reynoldsovo število NRe = vi p/t] Prandtlovo število NPr = cp T) A Schmidtovo število NSc = n/pD Sherwoodovo število Nsh = «ml/D Grashofovo število NGr = gl PAT/v2 Froudovo število NFr = v2/g 1 Nusseltovo število nnu = a, 1A 1 po analogiji s pretokom toplote 2 po analogiji z energijo 3 po analogiji s pretokom mase Samo izrazoslovno (brez številčnih sprememb) se spremeni utežni odstotek v količino mase ali masno količino, volumski odstotek v volumsko količino ter molski ali atomski odstotek v količino snovi ali snovno količino. Primere izražanja na stari in novi način kaže tabela 6. V primeru, da gre za masno količino, pa pri številčnih vrednostih lahko uporabljamo samo odstotek7, torej lahko pišemo 30 °/o masne količine namesto starih 30 ut. % ali pa samo 30 %, npr. tiskarska zlitina vsebuje 30 % antimona in se razume, da je to 30 % masne količine antimona. PREDLOG ZA POENOTENO UPORABO SIMBOLOV, KI OZNAČUJEJO FIZIKALNE IN KEMIČNE VELIČINE Kvalitativno opisujemo naravne pojave s simboli, ki kvalitativno predstavljajo fizikalne in kemične veličine. Tudi tu je čim večja poenostavitev potrebna za jasnost izražanja. Toda pri pregledu domače strokovne in znanstvene literature naletimo na nepotrebno zmešnjavo pri uporabi simbolov za različne veličine, posebno še, kadar je avtor uporabljal različne tuje vire, pa čeprav je veliko simbolov pri nas že standardiziranih9. Tabela 7 daje pregled simbolov fizikalnih in kemičnih veličin, ki naj bi jih enotno uporabljali in ki so v glavnem v skladu z JUS, kjer standardi obstojajo, le nekje so spreminjevalni predlogi zaradi analogije med prenosom toplote in prenosom mase. Obenem tabela navaja tudi najprimernejše enote v skladu s sistemom SI za posamezne veličine. ZAKLJUČEK Mednarodni sistem enot, ki so ga postavili na 10. generalni konferenci za mere in uteži in kasneje izpopolnili, sestoji iz osnovnih enot za dolžino, čas maso, električno jakost toka, termodinamično'temperaturo, jakost svetlobe in količino snovi. Iz teh sedmih osnovnih enot lahko izpeljemo enote za katero koli fizikalno veličino. Sistem SI, ki ga bodo morale sprejeti vse države podpisnice konvencije za metrični sistem, dopušča le koherentno izpeljane enote iz osnovnih enot ter enote koherentnih enot z decimalnimi predponami, tako da lahko vsako kvantitativno količino izrazimo s številko med 0,1 in 1000. Izmed nekoherentno izpeljanih enot je dopustno uporabljati le enote za čas in kotno stopinjo, obenem pa sistem SI še dovoljuje uporabo posebnih imen za nekatere enote koherentnih enot z decimalnimi predponami kot so ar, hektar, tona, bar, liter. Uporabljati se sme tudi nekoherentni atomsko fizikalni enoti elektronski volt m atomsko enoto mase ter stopinjo Celzija. Novi sistem enot bo vplival tudi na številne vrednosti veličin v metalurgiji. Po priporočilih ustreznih komitejev in podkomitejev ISO bomo napetosti merili v N/mm2, pri Rockwellovi trdoti bo obtežba ostala ista le izražena v N, vse trdote pa bodo ohranile številčno iste vrednosti le da jih bomo navajali brez enot kot 120 HB, ipd. Žilavost pa bo izražena v J, t. j. udarnem delu ter se bo številčna vrednost nanašala na ISO preskušanec z ostro zarezo, če ne bo poleg vrednosti označeno, za kakšen preskušanec gre. Toplotno prevodnost bomo izražali v W/cm K, specifično toploto v J/kg K, kalorično vrednost v kJ/kg, viskoznost v Pas, difuzijske koeficiente v m2/s, površinsko napetost v N/m, gostoto magnetne energije v J/m3, ipd. Enote, ki niso v skladu s sistemom SI so po jugoslovanskem zakonu o merskih enotah10 dovoljene le do konca leta 1980. Na koncu članka pa je še tabelaričen pregled večine fizikalnih in kemičnih veličin s predlogom enotne uporabe simbolov za te veličine ter predlogom enot. Večina predlaganih simbolov je v skladu z JUS, kjer standardi obstojajo, le ponekod je avtor predlagal spreminjevalne simbole zaradi analogije med prenosom toplote in prenosom mase, ki sta si tudi po poteku naravnih pojavov med seboj analogna. Literatura: 1. Mit ter W »Zur Einfuhrung des internationalen Einheit. systems (SI-System)« - Berg- und Hiittenmannische Monatshefte 117 (7): 235—244, 1972 2. Bundesgesetzblatt (1970), Teil I., Nr. 62, str. 981-991 3. Vero J. »Das internationale Systeim der Masseneinhei-ten, das SI« - Vortrage der VII. hUttenmannischen Matenalprufertagung, Balatonszeplaik 1973 4. DIN 1301, Einheiten, Einheitennamen, Einheitenzeichen November 1971. 5. Klaus F. »Auswirkungen des neuen Gesetzes iiber Einheiten im Messwerten« — Archiv fiir das Eisemhiitten-weson, 42 (1) : 75,1971. 6. Gerischer K. in W. Schmidt. »Was bedeutet die Einfii-hrung der Krafteinheit Newton fiir die Hartepriifung nach Brinell, Rockwell und Viokers?« — Materialprii-fung, 13 (6) : 199, 1971. P 7. Dorr G. in W. Schmidt. »Zur Einfuhrung der SI-Ein-heiten« — DEW-Technische Berichte, 13 (l): 3_io, 8. Thermophysical Properties of Matter, The TPRC Data Ssries, Vol. 1—3, IFI Pllenum, New York 1970 9. JUS A.Al.020 - JUS A.A1.022, JUS C.A4.001. 10. Zakon o spremembah zakona o merskih enotah in merilih Uradni list SFRJ, št. 37/73, str. 1127-1131, 5. julija 1973. Mesec Ivan, dipl. inž. Raziskovalni oddelek Železarne Jesenice Lastnosti varov za varenje v zaščitni atmosferi C02 Vzporedno z vedno večjo uporabo raznovrstnih jekel z višjo mejo raztezanja oziroma višjo trdnostjo za gradnjo raznih nosilnih konstrukcij, cevovodov in tlačnih posod mora iti tudi razvoj do-dajnih materialov za varjenje teh jekel. Pri tem je potrebno stremeti za tem, da je z ozirom na tehnološke lastnosti jekel, kemijska analiza dodajnega materiala prirejena tako, da že pri čistem varu dosežemo odgovarjajoče minimalne lastnosti za trdnost in žilavost. Mehanske lastnosti spoja so seveda dodatno še odvisne od mešanja z osnovnim materialom, debeline pločevine ter tehnike varjenja (oblika spoja, količina vnešene toplote, način ohlajanja itd.). Vendar pa je poznavanje lastnosti čistega vara osnova za izbiro odgovarjajočega varilnega dodajnega materiala. Ker se v zadnjem času v varilstvu vedno bolj uvaja tudi tehnika varjenja v zaščitni atmosferi, a kot zaščitni plin pri nas pretežno še vedno uporabljamo C02, smo na Raziskovalnem oddelku — železarne Jesenice izvršili preiskave varov večjega števila različno legiranih varilnih žic (Tabela št. 1) prirejenih za uporabo CO2. Poleg podanih analiznih sestav v tabeli št. 1 je sestava žic odgovarjala tudi zahtevam: P maks. 0,02 % Cu maks. 0,20 % S maks. 0,02 % Al maks. 0,02 % Cr maks. 0,10 % Sn maks. 0,02 % Cilj je bil ugotoviti kakšne mehanske lastnosti dobimo pri uporabi CO2 plina. Vari so bili izdelani z žicami dimenzije 0 1.2 mm in pri varilnih po- gojih: Jakost toka: 180 A Napetost toka: 26 V Hitrost pomika žice: 6 m/min. Pretok plina: 15 l/min. Tabela št. 2: Kemijska sestava čistega vara Vrsta Šlti KEMIČNA SESTAVA , žice uz&tmn? i C Si Mn Cr Cu Ni Mo V 7 0,07 0,36 0,86 2 Q08 0,35 1,00 3 0,09 0,50 1,05 — — — _ — H> 4 0p8 0,60 1,12 5 0,10 0,76 1,01 6 0,10 0,71 1,20 7 0,10 0,75 1,22 8 0,06 0,68 1,18 9 0,09 0,83 1,15 10 0,05 0,67 1,25 11 0,10 0,66 0,98 — — — 0,30 — Mo 12 0,08 0,35 0,75 — — — 0,49 _ 13 0,09 0,45 0,97 — — — 0,54 — Ni 14 0,07 032 1,25 — — 0,98 — — 15 0,08 0,39 1,23 — — 1,00 — — NiMo 16 0,06 0,13 0,72 — — 1,08 0,36 — 17 0,08 0,46 0,95 — — Q94 0,34 — Ni V 18 0,07 0,34 0,89 — — 0,95 — 0,07 19 0,07 0,55 1,08 — — 0,95 — 0,10 NiCu 20 0,10 0,59 1,08 — 0,50 Q65 _ _ 21 008 0,55 1,10 — 0,45 0,48 — — 22 0,10 0,61 1,17 — — 0,45 0,25 0,12 NiMoV 23 0,10 0,42 0,79 — — 1,15 0,39 008 24 0,10 0,70 1,11 — — 0,98 0,50 0,12 NiCr Mo 25 0,06 0,34 0,58 0,26 — 2,20 0,41 — Vare smo preizkusili predvsem na mejo raztezanja, trdnost in žilavost do — 20°, to je za uporabo osnovnih visokotrdnih jekel in za orientacijo pri nadaljnjem delu. Odgovarjajoči rezultati kemijskih in mehanskih lastnosti so podani v tabeli št. 3 in št. 4. Tabela št. 1: Kemijska sestava varilnih žic Vrsta , žice IVj^irao? 'i KEMIČNA SESTAVA C Si Mn Cr Cu Ni Mo V Mn 7 3 4 5 6 7 8 9 10 0,09 0,10 0,10 0,09 0,15 0,16 0,12 0,10 0,13 0,08 0,66 0,70 0,80 0,90 1.05 7.06 1,12 1,15 1,23 1,10 1,33 1,55 1,60 1,65 1,50 1,80 1,70 1,75 1,70 2,00 Mo 77 12 13 0,10 0,10 0,11 1,05 0,60 0,80 1,35 1,20 1,45 - - — 0,32 0,50 0,54 — Ni 14 15 0,08 0,10 0,60 0,67 1,80 1,72 _ — 1,00 1,03 — — NiMo 16 17 0,08 0,70 0,50 0,93 1,80 1,58 — — 1,10 1,04 0,36 0,38 — Ni V 18 19 0,12 0,10 0,70 0,97 1,70 1,57 '• — — 1,00 100 — 0,10 0,11 NiCu 20 21 0,13 0,09 0,92 0,80 1,63 1,55 — 0,53 0,47 0,68 0,50 — — NiMoV 22 23 24 0,10 0,10 0,12 0,90 0,60 0,90 1,63 1,20 1,45 — — 0p3 1,20 1,00 0,30 0,40 0,50 0,12 0,10 0,13 NiCr Mo 25 0,08 | 0,70 1,20 0,30 0,45 2,50 — — Tabela št. 3: Mehanske lastnosti čistega vara Podane vrednosti za mejo raztezanja in trdnost predstavljajo srednjo vrednost dveh dobljenih rezultatov. Vrednosti za žilavost so povprečje štirih dobljenih rezultatov in vrednosti za vodik so povprečje petih dobljenih rezultatov. Namen informacije je prikazati kakšne vrednosti dobimo pri uporabi CO2 in na osnovi teh oceniti možnost uporabe za določene namene. Od navedenih vrst varilnih žic smo v proizvodni program vključili žice legirane z »Mn«, »Ni« in »CuNi« z naslednjimi nazivi in povprečnimi analiz-nimi sestavami. Povprečna analizna sestava: C Si Mn Cu Ni 1.) VAC 60 0,10 0,90 1,60 — — 2.) VAC 60 Ni 0,09 0,70 1,70 — 1,05 3.) VAC 60 CuNi 0,40 0,85 1,50 0,50 0,50 4.) VAC 65 0,12 1,10 1,70 — — V stalni redni proizvodnji izdelujemo VAC 60. Ostale izdelujemo po posebnem naročilu. Vrsta Štev. ISft, kpAnm Irdnost Razt&nk Kntrak; Žilavost V-Notch (kpm/cm2) .žice LtT.tfinano X kfvtrm L=5d("/J % 20° cr -20° -40° -60° 1 44,2 55,6 22 44,5 105 8 6 2 45,4 57,4 26 65 13 10 8 3 44,7 56,5 25 63 11,5 8,5 65 MQ 4 45,5 55 25 65 12,5 9 65 5 49,4 62,5 28 64 13 9 6 6 53 64,2 20 44,5 10 9,5 85 7 455 603 25 652 11 9.5 6,5 8 45,5 57,5 25 66 9 8,5 6,5 9 50,5 64,5 26 62,5 10 7,5 5 10 48 62 26 45 11,5 7,5 5,5 77 46 59 24 64 12,5 9,5 6,5 Mo 12 51,5 60 25 62 12,5 9 6,5 13 56 65,5 20 62,1 77,5 8,5 6,6 Ni 14 45,5 58 25 64$ 14 7,5 6 5 2,5 15 48,5 61,5 24 65 12,5 8 6,5 5 2,5 NiMo 16 485 60,3 23 64 11 6,2 51 17 54 66,9 21 63 10,5 8 5,5 Ni V 18 19 58 65 70 72,7 22 20 62 62 V 77,5 7 8 5,2 6,5 2,5 2,5 NiCu 20 50,5 61,5 24 65 11,5 7,5 5,9 <,5 21 47,6 56,6 26 65 13 10 8,5 6,5 22 63,6 74 20 58 9 6,5 45 NiMo V 23 67,5 72 20 58 9 6,5 4,5 2A 69fi 84 20 56 ,65 4,75 4 NiCrMo 25 64 71,6 21 56 10 5,5 3,7 Tabela št. 4: Kemijske in mehanske lastnosti čistega vara za uporabo pri nizkih temperaturah. Vrsta Kemična analiza