PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA POD ŽLINDRO NA RAVNAH (slo PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA POD ŽLINDRO NA RAVNAH (slo. EPŽ, ang. ESR, nem. ESU, rus. ЭШП) Dr. Milan Švajger

KRATEK ZGODOVINSKI PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA POD ŽLINDRO (EPŽ) 1930-1940 prijavljeni številni patenti R.K.Hopkinsa - ZDA 1967 začetek proizvodnje EPŽ jekla v jeklarni Böhler - Avstrija 1968 začetek proizvodnje EPŽ jekla v jeklarni Dnjeprospecstalj v Zaporožju (Ukrajina) in nekaj mesecev kasneje v Firth Sterling v Mc Keesportu (ZDA) 1972 začetek proizvodnje na Ravnah na Koroškem - Slovenija Vir: The electroslag melting process, by Nafziger, Ralph H., U.S. Bureau of Mines, 1976

RAZLOGI ZA UVEDBO EPŽ POSTOPKA V ŽELEZARNI RAVNE Proizvodnja jekla je na začetku sedemdesetih letih v Železarni Ravne temeljila na klasičnem dvožindrinem postopku v EOP brez ponovčne tehnologije, obstajala je vakumska komora za delno odstranjevanje vodika Potrebe po čistejših jeklih so bile že zelo prisotne in so naraščale predvsem na področju orodnih in specialnih jekel za potrebe avtomobilske in obrambne industrije Pričakovanja jeklarjev so bila, da bo EPŽ reševal čistost jekel tam, kjer v EOP izdelano jeklo ne zadošča zahtevam Zaradi skromnega poznavanja tehnologije električnega pretaljevanja jekel pod žlindro je bil delež neuspele proizvodnje prva leta po postavitvi prve EPŽ naprave visok in prisotni so bili dvomi o smiselnosti EPŽ proizvodnje

PREDNOSTI EPŽ JEKLA PRED KONVENCIONALNO IZDELANIM JEKLOM Intenziven razvoj na področju EPŽ je kmalu razkril pomembne prednosti EPŽ jekel pred klasičnimi do te mere, da dodatni stroški pretaljevanja danes predstavljajo investicijo v kakovost. Glavne prednosti: Shema EPŽ postopka Pri EPŽ postopku potekajo tehnološke faze taljenje, rafinacija in kristalizacija praktično istočasno na istem mestu s kontroliranimi in vodenimi termodinamičnimi pogoji Hitrost litja in strjevanja sta nadzirana od noge do glave ingota in imamo po celi dolžini ingota enake pogoje strjevanja, posledično enakomerno primarno lito in usmerjeno strukturo po celem volumnu ingota, kar je največja prednosti v primerjavi s klasičnim litjem Lita struktura EPŽ-ingota je brez poroznosti, makro vključkov (ki izvirajo iz livnega sistema), brez lunkerja, z minimalnimi kristalnimi izcejami, brez blokovnih izcej in brez ledeburitnih karbidnih gnezd

PREDNOSTI EPŽ JEKLA PRED KONVENCIONALNO IZDELANIM JEKLOM Zmanjšane blokovne in kristalne izceje kot posledica male kovinske kopeli in hitrega strjevanja Minimalna vsebnost žvepla Najmanjša vsebnost nekovinskih vključkov Enakomerna porazdelitev preostalih nekovinskih vključkov Praktično izotropne lastnosti Ponovljiva kakovost na osnovi visoke stopnje avtomatizacije procesa Fleksibilna teža ingota, ki jo lahko poljubno prilagajamo teži odkovka oziroma končnega izdelka Elektroda Kapa glave Žlindra Kokila Kovinska kopel Strjena faza Hlajena kokila Tekoča faza Strjen ingot Livna plošča Žlindrina skorja b a Hlajeno dno Shematski prikaz nastanka lite strukture ingota: a-EPŽ ingot in b-klasičen ingot a b a b Primerjava kristalnih izcej Cr in Mo pri jeklu 1.2343: a-EPŽ ingot in b-klasičen ingot Vir: http://www.kalipdunyasi.com.tr/haber/detay/569

PREDNOSTI EPŽ JEKLA PRED KONVENCIONALNO IZDELANIM JEKLOM Z odstranitvijo nekovinskih vključkov bistveno izboljšamo žilavost in trajno trdnost, kar narekujejo visoke zahteve letalske industrije. Z različnimi postopki EPŽ pretaljevanja in vakumskim obločnim pretaljevanjem (VAR) lahko uspešno odstranimo nekovinske vključke, ki predstavljajo zarezne učinke in vodijo k napetostnim konicam. Rastoča oscilirajoča trdnost VAR EPŽ z zaščitno atmosfero Stroški Normalni EPŽ postopek Hiter EPŽ postopek (RESR) Izdelano v EOP normalna <1 Stopnja čistosti proti 0 Vir: http://www.iehk.rwth-aachen.de/index.php?id=235

ELEKTRIČNO PRETALJEVANJE POD ŽLINDRO, TLAKOM IN ZAŠČITNO ATMOSFERO (DESU, PESR) EPŽ + tlak/zaščitna atmosfera Tehnologija pretaljevanja v zaprti komori pod tlakom dušika ali argona 0,2 - 16 atm, brez dostopa kisika. V primerjavi s klasičnim EPŽ postopkom dosežemo: Boljšo čistost glede oksidnih vključkov, Nižje vsebnosti vodika (ni navzemanja vodika), Izboljšano korozijsko obstojnost, Boljšo polirnost in erodirnost, Legiranje dušika do cca. 0,8 % in Nizke vsebnosti Si in Al (super čista tehnologija) za turbine Tlačno tesno Pečna glava Podaljšek komore Držalo elektrode N2, Ar 0,2 -16 bar Dozator legur Porabno držalo el. Elektroda/ingot Električni izvor Stabilna kokila Žlindrina kopel Kovinska kopel Ingot Vir: https://www.qz-online.de/produkte/uebersicht/beitrag/qualitaetskontrolle-von-stahlbloecken-liefert-neue-erkenntnisse-fuer-materialwissenschaftler-646101.html

HITRO ELEKTRIČNO PRETALJEVANJE POD ŽLINDRO (ESRR) Neomejeno število elektrod Kontrola nivoja taline s Co-60 Kontrola procesa PRETALJENE GREDICE Odrez gredice s plinskim rezalnikom +Fe prah Vir: ttp://www.gruppofrattura.it/pdf/ext/AIM/Anno%202005/Gennaio/01.pdf

PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA JEKEL POD ŽLINDRO NA RAVNAH EPŽ I Pričetek proizvodnje : 1972 Premeri ingotov: okrogli 310, 430, 500 mm kvadratni 240, 400 mm Teža ingota: maks. 3.000 kg Letna proizvodnja: 1.600 t Osnovna izvedba z dolgim stabilnim kristalizatorjem in pretaljevanje ene elektrode; po rekonstrukciji leta 1974 možnost uporabe tudi kratkih drsnih kristalizatorjev različnih premerov. Odsesavanje plinov AC TRAFO Držalo elektrode Držalo elektrode-porabni del Odtok vode Elektroda Cu-kristalizator Vodni plašč Tekoča žlindra Jeklena kopel Štartna plošča Strjen ingot Zaščitna plošča Vodohlajeno dno peči Dotok vode Vir: Interna dokumentacija podjetij Sistemska tehnika in Metal Ravne

PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA JEKEL POD ŽLINDRO NA RAVNAH EPŽ II Pričetek proizvodnje : 1982 Premer ingotov: Okrogli 500, 630, 850, 1000 mm Pravokotni 550 x 1000 mm Teža ingota: maks. 36.000 kg Letna proizvodnja: 3.600 t Prednosti: Pretaljevanje dolgih ingotov do dolžine 6 m z uporabo kratkih drsnih kristalizatorjev in menjavo elektrod. Elektroda Vodohlajen kristalizator Žlindrina kopel Kovinska kopel EPŽ ingot Dno peči Vir: Interna dokumentacija podjetij Sistemska tehnika in Metal Ravne

PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA JEKEL POD ŽLINDRO NA RAVNAH VPLIV PREMERA IN DOLŽINE INGOTA NA PRODUKTIVNOST T/Leto Vir: M. Švajger, A. Rozman, J. Ilievski: Aplication of ESR process at steel plan Ravne, Medovar memorial Symposium, Kiev, May 15-17, 2001

PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA JEKEL POD ŽLINDRO NA RAVNAH EPŽ III Pričetek proizvodnje : 2012 Premeri ingotov: Okrogli 400, 600, 850, 1000, 1250, 1400 mm Teža ingota: do 30.000 kg Letna proizvodnja: 6.000 t Prednosti: Pretaljevanje velikih ingotov na centralni talilni postaji z uporabo kratkih drsnih kristalizatorjev, dveh združenih transformatorjev in menjavo elektrod ALI Pretaljevanje dveh manjših ingotov istočasno, v stabilnih kristalizatorjih, vsak s svojim transformatorjem in brez menjave elektrod. Trafo 1 Trafo 2 VT-stikalo Elektrodne glave Stabilna kokila 1 Stabilna kokila 2 Peč za predgrevanje elektrode Peč za predgrevanje elektrode Centralna kratka kokila Vir: Interna dokumentacija podjetij Sistemska tehnika in Metal Ravne

PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA JEKEL POD ŽLINDRO NA RAVNAH TERMODINAMIKA IN KINETIKA PRETALJEVANJA DOLGIH EPŽ INGOTOV Vir : Doktorska disertacija M. Švajger: Termodinamični in kinetični model pretaljevanja EPŽ ingotov iz Cr-Ni-Mo-V jekel, Univerza v Ljubljani, FNT Montanistika, 1991

PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA JEKEL POD ŽLINDRO NA RAVNAH TERMODINAMIKA IN KINETIKA PRETALJEVANJA DOLGIH EPŽ INGOTOV Vir : Doktorska disertacija M. Švajger: Termodinamični in kinetični model pretaljevanja EPŽ ingotov iz Cr-Ni-Mo-V jekel, Univerza v Ljubljani, FNT Montanistika, 1991

PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA JEKEL POD ŽLINDRO NA RAVNAH TERMODINAMIKA IN KINETIKA PRETALJEVANJA DOLGIH EPŽ INGOTOV Vir : Doktorska disertacija M. Švajger: Termodinamični in kinetični model pretaljevanja EPŽ ingotov iz Cr-Ni-Mo-V jekel, Univerza v Ljubljani, FNT Montanistika, 1991

PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA JEKEL POD ŽLINDRO NA RAVNAH TERMODINAMIKA IN KINETIKA PRETALJEVANJA DOLGIH EPŽ INGOTOV Vir : Doktorska disertacija M. Švajger: Termodinamični in kinetični model pretaljevanja EPŽ ingotov iz Cr-Ni-Mo-V jekel, Univerza v Ljubljani, FNT Montanistika, 1991

PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA JEKEL POD ŽLINDRO NA RAVNAH Trenutne letne inštalirane EPŽ kapacitete v Metalu Ravne so 11.200 T/L . EPŽ IV S KAPACITETO 4000 T/L PREDVIDEN PRIČETEK PROIZVODNJE KONEC LETA 2016 Vir: Interna dokumentacija podjetij Sistemska tehnika in Metal Ravne

L = 6.240 MM PREGLED RAZVOJA ELEKTRIČNEGA PRETALJEVANJA JEKEL POD ŽLINDRO NA RAVNAH DO DANES NAJDALJŠI EPŽ INGOT NA SVETU L = 6.240 MM (PREMER 1000 MM, TEŽA 36.000 KG) PRETALJEN V ŽELEZARNI RAVNE LETA 1982 Vir: Interna dokumentacija podjetij Sistemska tehnika in Metal Ravne

HVALA ZA VAŠO POZORNOST!