strana 1

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

PART 5

PROIZVODNJA

ČELIKA

..: Proizvodnja gvožĎa i čelika

..: Rude željeza

..: Proizvodnja sirovog željeza, Visoka peć

..: Hemijski procesi kod proizvodnje čelika

..: Postupci kod proizvodnje čelika

..: Bessemer, 1856.

..: BOH, 1867.

..: EAF, 1907.

..: BOF, 1952.

..: Dijagram toka proizvodnje sirovog čelika

..: Dijagram toka proizvodnje čeličnih proizvoda

strana 2

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Proizvodnja čelika Željezna ruda

Visoka peć

Sirovo željezo

Pudlovana peć

Pudlovano gvožĎe (varen čelik) Dobijen na temperaturi ispod tačke topljenja

Bessemer konverter Peć sa otvorenim ložištem Elektro peć Basic Oxygen Process

Čelik

Kupolna peć

Liveno gvožĎe

Proizvodnja gvožĎa i čelika

strana 3

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Sirovina – željezna ruda

Magnetit

Fe3O4

50 – 70 %Fe

Hematit

Fe2O3

40 – 60 %Fe

Limonit

Fe2O3 3H2O3

30 – 50 %Fe

Siderit

FeCO3

30 – 40 %Fe

Proizvodnja gvožĎa i čelika

strana 4

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

2C + O2 → 2CO

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

Sirovine

Procesi visoke peći

Visoka peć

Proizvodnja gvožĎa i čelika

Željezna ruda

Krečnjak ..: Uz dodatke, od jalovine rude i pepela

koksa stvara lakotopljivu šljaku

Koks ..: Gorivo

..: Reduktivno sredstvo (vezuje kiseonik)

..: Sredstvo za ugljenisanje željeza

Drugi dodaci

Redukcija rude

Ugljenisanje željeza

strana 5

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Klase sirovog željeza

3 – 4 %C

0.1 – 1 %Mn

0.3 – 1.7 %P

Hemijski sastav

Proizvodnja gvožĎa i čelika

Osnovno (belo) ..: za dalju proizvodnju čelika

..: 1.5 max %Si

..: 0.04 max %S

..: C hemijski vezan u cementit Fe3C

Livačko (sivo) ..: za dalju proizvodnju livenog gvožĎa

..: jedan %C izdvojen iz željeznog karbida

Ferolegura ..: kao aditivi u proizvodnji gvožĎa i čelika

..: npr. feromangan i ferosilicijum

ispod 1.0 %S

1 – 3 %Si

ostalo %Fe

Sirovo željezo

Primer dnevne proizvodnje

1.000t koks

3.000t ruda i krečnjak

3.600t toplog vazduha

1.200t sirovog željeza

800t šljake

5.000t otpadnog gasa

Dnevna proizvodnja

dostiže 10.000t

strana 6

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Proizvodnja čelika

Hemijski procesi

gas

CO

Mn + FeO → MnO + Fe

Si + 2FeO → SiO2 + 2Fe

FeS + CaO → CaS + FeO

FeO + Mn → MnO + Fe

MnO

SiO2

CaS

P2O5

šljaka

Obloga peći

Bazna

dolomit CaCO3 MgCO3

magnezit MgCO3

Kisela

siliko – opeka

ugljenisanje

legiranje

feromangan

ferosilicijum

aluminijum

Proces dezoksidacije

oksida

• Vazduhom

• Željeznim oksidom

• Čistim kiseonikom

Proces oksidacije

primesa

FeO

neumireni čelici

umireni čelici

strana 7

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Proizvodnja čelika

Postupci

Belo sirovo željezo i čelični otpaci

Bessemer Process 1856

Siemens – Martin Process, BOH 1867

Electric Arc Proces, EAF 1907

Basic Oxygen Process, BOF 1952

strana 8

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Proizvodnja čelika

Bessemer process "The Manufacture of Iron Without Fuel„

24 August 1856.

Bessemer converter, Kelham Island Museum, Sheffield, England (2010)

Prvi znatno jeftiniji proces

Oko 15t po šarži

Otvorena čelična posuda

Perforirano dno tzv. „tuyères“

za dovod vazduha

Proces oksidacije

Si i Mn konvertuje u šljaku

Gašeni kreč uklanja P

US stop 1968.

Henry Bessemer

1813 – 1898

strana 9

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Proizvodnja čelika

Siemens – Martin process Open hearth furnace

Siemens – ova regenerativna peć, 1850 – ih

koristi opeku i otpadne gasove

60 – 70% uštede goriva

Martin prvi primenjuje peć

Brza proizvodnja, veće količine

Kapaciteti 50 – 500t po šarži

Lakše kontrolisan proces

Koristi i otpadni čelik, reciklaža

Smanjeni troškovi proizvodnje

Vrlo brzo je potisnuo Bessemer – ov proces

1950 – tih gašenje peći u zap. Evropi

Danas – 1/6 čelika ovim postupkom

(Ukrajina, Indija, Rusija)

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

strana 10

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Proizvodnja čelika

Electric Arc Process EAF

Električni luk, AC, grafitne elektrode

1907. US, prva EAF

Tokom II sv. rata samo za legirane čelike

Nakon 1969. ekspanzija

Kapacitet od 1 – 400t

Transformatori do 300MVA, 900V, 44kA

1t ..: 440kWh

300t ..: 300MVA, 132MWh ~ 37 min.

Ekonomski opravdan samo ako

..: postoji dovoljno energije

..: dobro razvijena električna mreža

Može se 100% reciklirati otpadni čelik

Fleksibilnost (ON – OFF)

DC, plazma luk, vakuum luk

strana 11

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Proizvodnja čelika

Oxygen Processes

Razvijen 1952. LD, Austrija

Poboljšan Bessemer – ov postupak

vazduh → kiseonik

Vrlo efikasan proces

Nekoristi dodatno gorivo

oksidacija nečistoće iz sirovog željeza

(C, Si, Mn, P) daje toplotu

Okside i S apsorbuje šljaka

Kapacitet 400t / 40min.

BOS, BOP, BOF, OSM, Linz-Donawitz-Verfahren,

LD – converter, Oxygen Converter Process

strana 12

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Proizvodnja čelika

ruda željeza

ubrizgavanje C

ugalj

koksna peć

prirodni

gas

krečnjak

direktna redukcija

Electric Arc Furnace

recikliran čelik

Visoka peć

rafinacija čelika

Basic Oxygen Furnace

livenje sirovog željeza

kontinualno livenje

slabovi tanke ploče

poluge šipke

strana 13

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Proizvodnja čelika

pločasti materijal

peć za dogrevanje

poluge i šipke

valjaonica

bešavne

cevi

profili

šipke

ploče cevi

Toplo

valjani

lim

Toplo

valjani

kotur

hladno

valjani

termička obrada

premazivanje i finiširanje

galvanizacija

strana 14

Čelik – Potencijal održivog društva

Pastor, Budinski, 2011.

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

Srednja mašinska škola, Novi Sad, Srbija

www.masinskans.edu.rs

VIDEO ONE SUCCESSFUL STORY

Continuous casting technology patented Cyberlink technology (HKM)

2 min.

Hot rolling mills Integral revamp concept

2 min.

Integrated Plants for Stainless Steel

2 min.

STEEL From Start to Finish 6’44”

Steel Industry Safety in 1936 1’22”