69
Gyártási folyamatok Alapanyagok gyártása Fémkohászat Vas- és acélgyártás

Gyártási folyamatok

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Gyártási folyamatok. Alapanyagok gyártása Fémkohászat Vas- és acélgyártás. Alapanyagok gyártása. Fémkohászat Vas, acél, alumínium, réz Műanyagok előállítása és feldolgozása Hőre lágyuló és hőre keményedő műanyagok, elasztomerek Kerámiák gyártása Kristályos, amorf, speciális kerámiák - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Gyártási folyamatok

Gyártási folyamatok

Alapanyagok gyártásaFémkohászat

Vas- és acélgyártás

Page 2: Gyártási folyamatok

Alapanyagok gyártása

• Fémkohászat Vas, acél, alumínium, réz

• Műanyagok előállítása és feldolgozásaHőre lágyuló és hőre keményedő műanyagok,

elasztomerek

• Kerámiák gyártásaKristályos, amorf, speciális kerámiák

• Kompozit (társított) anyagok feldolgozása

Page 3: Gyártási folyamatok

Fémkohászat

• Vas- és acél gyártás

• Alumínium gyártás

• Réz- és színesfém kohászat

Page 4: Gyártási folyamatok

A fémkohászat főbb folyamatai

• Érc előkészítés (törés, őrlés, szétválasztás)

• Nyers fém kinyerése

• A nyers fém finomítása

• Ötvözés

• Öntés kokillába

Page 5: Gyártási folyamatok

Vas- és acélgyártás• Nyersvasgyártás

– A nagyolvasztó működése– A nyersvas tulajdonságai

• Acélgyártás– Konverteres– Ívkemencés, indukciós kemencés

• Az acélok utókezelése– Vákuumozás– Műveletek öntés közben

Page 6: Gyártási folyamatok

Nyersvasgyártás• Folyamata: a vasat vasércből koksz segítségével (C)

nagyolvasztóban redukálással állítják elő

• Kiinduló anyag:

• vasérc– Mágnesvasérc (Fe3O4) 50-70%

– Vörösvasérc (Fe2O3) 40-60%

– Barnavasérc (2FeO.3H2O) 30-50%

• vastartalmú ipari melléktermékek pl. vörösiszap, acélgyártási salak stb.

• Végtermék: nyersvas

Page 7: Gyártási folyamatok

Nagyolvasztó

Page 8: Gyártási folyamatok

Mit adagolnak a nagyolvasztóba?

• Vasérc+ vastartalmú ipari melléktermék

• salakképző anyagok (elsősorban mészkő)

• koksz (feketeszénből)

A koksz feladata– elégésével fűt– redukáló gázt fejleszt (CO)– redukál (izzó C)

Page 9: Gyártási folyamatok

Mi szükséges még a nagyolvasztó működéséhez?

• A koksz elégetéséhez levegő– léghevítőkben a torokgáz elégetésével

előmelegítik– oxigénnel dúsíthatják

• hűtővíz a falazat hűtésére (többszörösen biztosított)

Page 10: Gyártási folyamatok

A nagyolvasztó működése• Adagolás: érc, koksz, salakképző anyag• Hőenergia ellátás: koksz, befújt levegő (300-1600 Co)• Folyamat: a vasoxid redukciója

– Indirekt: CO CO2

• Fe2O3 + 3CO 2 FeO + 3 CO2

• FeO + CO Fe + CO2

– Direkt: C CO

• FeO + C Fe + CO• Termék: nyersvas, kohósalak, torokgáz

Page 11: Gyártási folyamatok

A nagyolvasztóban lejátszódó folyamatok

Page 12: Gyártási folyamatok

csapolás

Page 13: Gyártási folyamatok

A nyersvasgyártás termékei• Folyékony nyersvas

• folyékonysalak• torokgáz

C% Mn% Si% S% P%

Önté-szeti

3,5-4,0 <1,0 1,5-3,0 <0,06 0,3-2,0

Acél-nyers-vas

3,5-4,5 0,4-1,0 <1 <0,04 0,1-0,3

Page 14: Gyártási folyamatok

A nyersvasgyártás termékei 2

• folyékony salak

– elsősorban az építőipar használja fel

• torokgáz

– alacsony fűtőértékű gáz, elsősorban a levegő előmelegítésére

Page 15: Gyártási folyamatok

Acélgyártás

• Folyamata: a nyersvas karbon tartalmának és a káros szennyezők koncentrációjának csökkentése oxidációval

• Kiinduló anyag: Acél nyersvas• Végtermék: Acél• Előnyök:

– Szilárdság és szívósság növekedés– Alakíthatóság javulás

Page 16: Gyártási folyamatok

Eljárás változatai

• Siemens-Martin (ma már nem használják)

• Konverteres (Bessemer, LD)

• Elektro-acélgyártás (ívfényes, indukciós)

Page 17: Gyártási folyamatok

Konverteres acélgyártás (LD)

• Elrendezés: körte alakú billenthető konverter

• Betét: acélhulladék, folyékony nyersvas, adalékanyagok

• Égés táplálása: oxigén befúvással• Hőforrás: a karbon és szennyezők

kiégésének hője• Végtermék: 0,25-0,3% C-tartalmú acél

Page 18: Gyártási folyamatok

Konverteres acélgyártás

Page 19: Gyártási folyamatok

Az LD eljárás folyamatai

• Adagolás, az alapanyagok bejuttatása

• Frissítés oxigén gázzal, C és szennyezők kiégetése

• Utókezelés: dezoxidálás, csillapítás

• Ötvözés igény szerint

• Csapolás

• Öntés

Page 20: Gyártási folyamatok

Adagolás

Alapanyag:

• folyékony nyersvas

• Ócskavas

• salakképzők

Page 21: Gyártási folyamatok

Frissítés vagy oxidáció• Célja: a nyersvas C

tartalmának és szennyezőinek csökkentése oxidációval

• LD konverter 99 % tiszta O2

• a fúvatási idő 18-20 perc• a S és P tartalom

csökkentésére mészpor

Page 22: Gyártási folyamatok

Dezoxidálás vagy csillapítás

• Mn, Si, Al adagolás az acélgyártás végső fázisában

• Hatására a vasoxidból szilicium-dioxid vagy aluminium-oxid keletkezik, amely a salakba távozik

• Öntéskor az acélban nem keletkeznek gázhólyagok – ez a csillapított acél

Page 23: Gyártási folyamatok

Csapolás

• A folyékony acélt tűzálló falazattal ellátott üstbe csapolják

Page 24: Gyártási folyamatok

Konverteres acélgyártás

Page 25: Gyártási folyamatok

Elektro-acélgyártás

• Ívfényes kemencében– Fémolvadék és/vagy

szilárd betét

– Hőt az elektródák és olvadék közötti ív fejleszt

– Jól szabályozható, tiszta acélokat lehet gyártani

Page 26: Gyártási folyamatok

Indukciós acélgyártó kemenceIndukciós kemencében

•Szilárd betét•Hőforrás az indukált áram Joule-hője (transzformátor hatás)•Az acél ötvözése, átolvasztása a fő cél

Page 27: Gyártási folyamatok

Az acélok utókezelése

• Üstmetallurgia: dezoxidálás, átöblítés, ötvözés stb.

• Sugárvákumozás: folyékony acélsugár öntése vákumban, erős gáztalanodás

• Vákumívfényes átolvasztás: katód az acélrúd, anód a réz kád, ív hatására az acél megolvad, a vákumban gáztalanodik

• Elektrosalakos átolvasztás: az elektrolizáláskor a megolvadt salakon átfolyó acél gáz- és szennyező tartalma lecsökken

Page 28: Gyártási folyamatok

Acélok utókezelése(üstmetallurgia)

Page 29: Gyártási folyamatok

Az acél vákumozása

Page 30: Gyártási folyamatok

ÁtolvasztásVákuum ívfényes Elekrosalakos

Page 31: Gyártási folyamatok

Vas- és acélgyártás folyamata(összefoglalás)

Page 32: Gyártási folyamatok

Gyártási folyamatok

Alapanyagok gyártása

Fémkohászat

Alumínium és könnyűfém kohászat

Page 33: Gyártási folyamatok

Az alumínium gyártás folyamatai

• Érc: bauxit

• Ebből hidrometallurgiai és pirometallurgiai eljárással timföldet (Al2O3) állítanak elő

• A timföld elektrolízisével (elektrometallurgiai eljárással) választják le az alumíniumot

Page 34: Gyártási folyamatok

A bauxit feldolgozás folyamatai (1)

• Bauxit előkészítés: őrlés, vizes mosás (tisztítás), szárítás

• Bauxit feldolgozás: – Nátronlúgos kezelés 180-250 Co-on, ekkor

nátriumaluminát keletkezik - NaAl(OH)4 – Vörösiszap leválasztás– Hűlés után kristályos alumíniumhidroxid – Al(OH)3

keletkezik– Ezt 1200-1300 Co-on izzítva kapják a timföldet –

Al2O3

Page 35: Gyártási folyamatok

A bauxit feldolgozás folyamatai (2)

Page 36: Gyártási folyamatok

Alumínium kohászat (1)

• Cél: timföldből színalumínium előállítása

• Folyamat: elektrolízis – katód: grafit bélésű kád, – anód: grafit rúd, – elektrolit: maga a betét

• Betét: kriolit (Na3AlF6) + 6…8% Al2O3

Page 37: Gyártási folyamatok

Alumínium kohászat (2)

• Technológiai paraméterek:– Hőmérséklet: 950-980 Co – Egyenáram: U=4…5 V; I= 50…250 kA

• Kiválások:– Katódbélésen az alumínium olvadék– Grafit anódon az oxigén (erős fogyás)

• Csapolás időszakosan (98,5…99,5% Al)

Page 38: Gyártási folyamatok

Alumínium kohászat (3)

Page 39: Gyártási folyamatok

Alumínium kohászat (4)

• Anyagmérleg:– 4 t bauxit– 2 t timföld– 1 t alumínium

• Energia igény: – 15.000 kWh/ 1 t kohóalumínium– 20.000 kWh/ 1 t finomított alumínium

Page 40: Gyártási folyamatok

Alumínium termékek

• Öntvények

• Rudak, csövek

• Lemez, szalag, fólia

• Alakos munkadarabok (kovácsolás, folyatás, lemezalakítások)

• Előnyök: jó hő- és elektromos vezető, korrózióálló, könnyű

Page 41: Gyártási folyamatok

Az olvadt fém (acél) primér leöntése

• Cél: a megolvadt acél szilárdítása további feldolgozásra alkalmas formában

• Formái:– Tuskó öntés (kokilla öntés)– Folyamatos öntés

Page 42: Gyártási folyamatok

Az acél kokillaöntése (1)

Felső öntés:

Előny: Egyszerű, termelékeny

Hátrány: A felfröccsenő fémcseppek felületi hibát okoznak

Page 43: Gyártási folyamatok

Az acél kokillaöntése (1)Alsó öntés:

Előny: Egyenletes, jó kitöltés

Hátrány: lassú, eközben a fém oxidálódik

Page 44: Gyártási folyamatok

Az acél kokillaöntése (2)Felső öntés: Alsó öntés:

Page 45: Gyártási folyamatok

Folyamatos öntés

Page 46: Gyártási folyamatok

Folyamatosan öntött termék dermedése

Page 47: Gyártási folyamatok

Kokilla- és folyamatos öntés összehasonlítása

Kokilla öntés

• Jelentős alakítási energiát igényel a további feldolgozás

• Nagy az anyagveszteség a felöntés és a kéreg eltávolítása miatt

• Nagy méretű tömbök, táblák alakíthatók ki

Folyamatos öntés

• Rudak, széles szalagok alakját jobban meg-közelíti (kb. 100x100)

• Emiatt az anyagveszteség kicsi, a rúd azonnal tovább hengerelhető

• Ahol a méretek engedik, csak ott alkalmazható

Page 48: Gyártási folyamatok

Öntés további olvasztással (öntéssel) való feldolgozáshoz

• A folyékony fémet• megfelelő alakú és

méretű fém formába öntik. A formák végtelenített láncon helyezkednek el

Page 49: Gyártási folyamatok

Öntvény gyártásAlapfogalmak

• Az öntés során az olvadt fémet egy célszerűen kialakított üregbe, a formába öntik

• A megdermedt öntvény alakját, méretét a forma határozza meg

• Fogalmak:– Forma: az alkatrész alakjának megfelelő üreg – az

alkatrész negatívja

– Minta: az alkatrész méretét közelítő alak

– Mag: az öntvény üregeinek kialakítására

Page 50: Gyártási folyamatok

Az öntészeti eljárások felosztása (1)

• Öntés elvesző formábaMaradó minta

• Homokformába öntés

• Héjformázás

• Keramikus formázás

Elvesző minta• Kiolvadó minta (preciziós öntés)

• Elpárolgó minta

• Öntés tartós formába

Page 51: Gyártási folyamatok

Az öntészeti eljárások felosztása (2)

• Öntés elvesző formába• Öntés tartós formába

– Gravitációs kokillaöntés– Kiszorításos öntés– Kisnyomású kokillaöntés– Nyomásos öntés

• Melegkamrás• Hidegkamrás

– Centrifugál öntés

Page 52: Gyártási folyamatok

Homokformába öntés (1)alapfogalmak folytatása

A minta és a mag elhelyezése a formaszekrényben

Page 53: Gyártási folyamatok

Csapolás, kezelés, öntés

Page 54: Gyártási folyamatok

Formakészítés

Page 55: Gyártási folyamatok

Formakészítés

Öntés

Page 56: Gyártási folyamatok

Ősi és modern öntöde

Page 57: Gyártási folyamatok

Példák:

Page 58: Gyártási folyamatok

Héjformázás (2)

Page 59: Gyártási folyamatok

Héjformázás (3)Példa

Page 60: Gyártási folyamatok

Precíziós öntés folyamata

Page 61: Gyártási folyamatok

Precíziós öntés:történelmi előzmények

4000 éve alkalmazott eljárás, az ipari módszerek mellett a szobrászok ma is használják

Page 62: Gyártási folyamatok

Precíziós öntés:modern alkalmazások

Page 63: Gyártási folyamatok

Gravitációs kokillaöntés

• A fém kokillát több részből, osztottan készítik

• Tápfejet az elvesző formába öntéshez hasonlóan alakítják ki

• A kokilla falában 0,2…0,3 mm-es furatok vannak a levegő eltávozására

Page 64: Gyártási folyamatok

Fém kokilla, homok magok

Page 65: Gyártási folyamatok

Gravitációs kokillaöntés

Page 66: Gyártási folyamatok

Nyomásos öntéssel készült alkatrészek (2)

Page 67: Gyártási folyamatok

Nyomásos öntéssel készült alkatrészek (1)

Page 68: Gyártási folyamatok

Centrifugál öntés

• A kokilla forog, a folyékony fémet a centrifugális erő szorítja a falhoz

• Függőleges és vízszintes tengelyű változata ismert

• Elsősorban csövek öntésére használják, de tárcsákat is lehet önteni így

Page 69: Gyártási folyamatok

Az acéltermékek további feldolgozása