YU ISSN 0372-8633 ŽELEZARSKI ZBORNI K Stran VSEBINA Paulin Andrej, I. L a m u t — Metalurški inštitut Ljubljana D. D r e t n i k — Rudnik Mežica REAKTIVNOST KOKSA IN NJEN VPLIV NA DELO PLAVŽA 65 Gnamuš Janko, G. Rihar — Železarna Ravne REPARATURNO VARJENJE ORODNIH JEKEL 73 Grešovnik Ferdo — Železarna Ravne RAČUNANJE TEMPERATURNIH NAPETOSTI V ELASTIČNEM PODROČJU 77 Brudar Božidar — Železarna Jesenice OHLAJANJE JEKLENEGA VALJA NA VOZIČKU 85 TEHNIČNE NOVICE Vodopivec Franc — Metalurški inštitut Ljubljana, O. Kurner in A. Lagonja — Železarna Jesenice, F. Grešovnik in A. Rodič — Železarna Ravne, S. S e n č i č in F. Vizjak — Železarna Štore O RAZVOJNIH MOŽNOSTIH JEKEL IN NEKATERIH POSEBNIH ZLITIN TER POSTOPKOV ZA NJIHOVO IZDELAVO, PREDELAVO, ULI-VANJE IN PLEMENITENJE. 93 OSEBNE VESTI 99 DIPLOMSKA DELA 100 LETO 21 ŠT. 2 — 1987 ŽEZB BQ 21 (2) 65 — 102 (1987) IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT 11229280 ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 21 LJUBLJANA JUNIJ 1987 Vsebina Stran A. Paulin, J. Lamut, D. Dretnik Reaktivnost koksa in njen vpliv na delo plavža 65 UDK: 669.431.22:662.749.2:669. 046.462 ASM/SLA: C21a, RMj43, P13b, Pb I. Gnamuš, G. Rihar Reparaturno varjenje orodnih jekel 73 UDK: 621.791.004.67:669.14.018. 25 ASM/SLA: K9p, KI, K2, TSb, 18-72 F. Grešovnik Računanje temperaturnih napetosti v elastičnem področju 77 UDK: 531:536.4:517.2 ASM/SLA: U10, Q25p, U4e B. Brudar Ohlajanje jeklenega valja na vozičku 85 UDK: 536.2:621.771.07 ASM/SLA: 12, W23k, Pllj Tehnične novice 93 Inhalt Seite A. Paulin, J. Lamut, D. Dretnik Reaktionsfahigkeit von Koks und deren Einfluss auf die Arbeit des Hochofens 65 UDK: 669.431.22:662.749.2:669. 046.462 ASM/SLA: C21a, RMj43, P13b, Pb I. Gnamuš, G. Rihar Reparaturschweissen von Werkzeugstahlen 73 UDK: 621.791.004.67:669.14.018. 25 ASM/SLA: K9p, KI, K2, TSb, 18-72 F. Grešovnik Berechung der Temperatur-spannungen im elastisehen Bereich 77 UDK: 531:536.4:517.2 ASM/SLA: U10, Q25p, U4e B. Brudar Die Kiihlung eines stahler-nen Zjlinders auf einem Wagen g5 UDK: 536.2:621.771.07 ASM/SLA: 12, W23k, Pllj Technische Nachrichten 93 Contents Page A. Paulin, J. Lamut, D. Dretnik Coke reactivity and its influ-ence on the blast furnace operation 65 UDK: 669.431.22:662.749.2:669. 046.462 ASM/SLA: C21a, RMj43, P13b, Pb I. Gnamuš, G. Rihar Repair welding of tool steel 73 UDK: 621.791.004.67:669.14.018. 25 ASM/SLA: K9p, KI, K2, TSb, 18-72 F. Grešovnik Calculation of temperature stresses in the elastic region 77 UDK: 531:536.4:517.2 ASM/SLA: U10, Q25p, U4e B. Brudar Cooling of a steel cylinder on a chariot 85 UDK: 536.2:621.771.07 ASM/SLA: 12, W23k, P1 lj Technical News 93 ConepiKaHHe CTpaHHua A. Paulin, J. Lamut, D. Dretnik PeaKUHOHHaii cnoco6Hocn> KOKca h ee b.iiihiihc Ha pa-6oTy joMennoii nenii 65 UDK: 669.431.22:662.749.2:669. 046.462 ASM/SLA: C21a, RMj43, P13b, Pb I. Gnamuš, G. Rihar PeMOHTHan CBapKa iincrpv MeuTajibHux crrajieH. 73 UDK: 621.791.004.67:669.14.018. 25 ASM/SLA: K9p, KI, K2, TSb, 18-72 F. Grešovnik BbiHHCJieHHe ie\i neparvp-hwx uanpn>KeHHH b o6jia-cth ynpyrocTH. 77 UDK: 531:536.4:517.2 ASM/SLA: U10, Q25p, U4e B. Brudar Oxjia>KjieHHe cra.ibnoro Ba.iKa Ha Tejie>KKe. 85 UDK: 536.2 621.771.07 ASM/SLA: 12, W23k, Pllj texhhheckhe hobocth 93 ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 21 LJUBLJANA JUNIJ 1987 Reaktivnost koksa in njen vpliv na delo plavža UDK: 669.431.22:662.749.2:669.046.462 ASM-SLA: C21a, RMj 43, P13b, Pb Andrej PAULIN*, Jakob LAMUT*, Drago DRETNIK** Z lastno metodo merjenja reaktivnosti, ki se bolj približuje pogojem v praksi, smo preiskali 30 koksnih vzorcev, izdelali primerjalni diagram med lastno in Kopperso-vo metodo ter analizirali odvisnosti med reaktivnostjo koksa, specifično porabo koksa v svinčevem plavžu ter sestavo plinov, ki nastajajo z zgorevanjem koksa. UVOD Na hod jaškovne peči z reakcijami trdno-plin, kot je npr. potek metalurških reakcij v plavžu, ima odločilen pomen izoblikovanje zgorevnega prostora pred pihali-cami. Na njegovo obliko pa vpliva razporeditev vsipa, njegove lastnosti glede mehčanja in taljenja ter ne nazadnje tudi zgorevnost koksa. Pri obratovanju plavža kažejo praktične izkušnje, da prihaja pri enaki sestavi vsipa do neenakomernosti obratovanja takrat, ko zamenjamo koks. To velja za plavže v črni in v barvni metalurgiji. Obnašanje koksa pa je možno do določene meje zasledovati z ugotavljanjem njegove reaktivnosti. REAKTIVNOST KOKSA Za dogajanja v plavžu je poleg standardnih značilnosti za kakovost koksa, kot so zrnatost, sestava, kurilna vrednost ipd., ena najbolj bistvenih značilnosti njegova reaktivnost. Koks, ki pred pihalicami zgori s prisotnim kisikom iz vpihanega zraka v C02, reagira s tem C02 v okoliških plasteh koksa do CO. Hitrost te reakcije oz. stopnja reakcije na enoto časa predstavlja merilo za reaktivnost. Pri tem poznamo dve vrsti reaktivnosti: karboksireaktivnost za zgorevanje ogljika s C02, in oksireaktivnost za reagiranje ogljika s kisikom.5 Zelezarji v ZDA, na Japonskem in v zahodni Evropi so v svojih raziskavah o vplivu reaktivnosti koksa na * FNT-VTOZD Montanistika ** Rudniki svinca in topilnica Mežica porabo v plavžu ugotovili, da dodajanje manj reaktivnih koksov k običajnim koksom pomeni poleg zmanjšanja porabe koksa tudi višje temperature v območju nad pihalicami ter v talilniku1. Nadalje so raziskave tudi pokazale, da je reaktivnost koksa neposredno odvisna od premoga za koksanje, predvsem od deleža hlapnih snovi v premogu, kar pa je posredno povezano tudi s trdnostjo premoga. Premogi z večjim deležem hlapnih snovi so manj trdni in koksi iz njih bolj reaktivni. Tudi manjše zrnatosti koksa imajo večjo reaktivnost zaradi večje reakcijske površine. V plavžu za svinec, kjer že manjše koncentracije CO v plinu zadoščajo, da začne pri ustreznih temperaturah potekati redukcija svinčevih spojin, pa pomeni čezmerno nastajanje CO nepotrebno porabo koksa. UGOTAVLJANJE REAKTIVNOSTI KOKSA Za ugotavljanje karboksireaktivnosti koksov je najbolj znana Koppersova metoda, pri kateri skozi 34 cm3 goriva, zrnatosti 0,5 do 1 mm, ki je v kremenovi cevki s premerom 15 mm in ogreto na 950 °C, vodimo 1,6 1 osu-šenega C02 10 minut. Po petkratni ponovitvi poskusa izračunamo iz analiz izhajajočih plinov reaktivnost po obrazcu: -%cp-- % C02 + 1 /2 % CO Zelo reaktivna goriva, kot so oglje in lignitni koksi, imajo reaktivnosti 180 do 200, metalurški koksi 60 do 100, najmanj reaktivni pa so livarski koksi z reaktivnostjo po Koppersu pod 502. Ž namenom, da bi se čim bolj približali dejanskim pogojem v plavžu, smo na VTOZD Montanistika ze prej razvili spremenjeno metodo za ugotavljanje reaktivnosti6-7. V jekleno retorto, premera 65 mm, vložimo 300 g koksa, zrnatosti 30 do 40 mm (kar je bližje dejanski zrnatosti koksa v plavžu). V argonovi atmosferi se-grejemo vložek na 950° C, nato spustimo skozi plast tok C02. Med poskusom merimo s termotehtnico zmanjšanje mase vzorca zaradi reakcije med ogljikom in C02. Pretok C02 merimo z merilnikom pretoka. Pri meritvah smo uporabljali pretoka 100 in 2001 C02/h. Količina ogljika, ki reagira na časovno enoto, je po tej metodi merilo za reaktivnost. Če pa namesto CO: vodimo skozi plast zrak, je metoda primerna za ugotavljanje oksi-reaktivnosti ali zgorevanja koksa. MERITVE Plavž za svinec zaradi nizkega jaška in zato, ker za redukcijo svinčevih spojin ne potrebujemo velikih koncentracij CO, obratuje optimalno z malo reaktivnimi koksi. Glede na spreminjajočo se in v glavnem nezado- 20 16 a o L- O NI > in c a E 12 + 1001 I- «2001 20 v 40 Cas [mini 60 16 cn i—i o o o N > (/> C o E M 12 8 »2001 zraka/h K 20 10 20 v Cas [mini 30 Slika 1 Zmanjšanje mase koksovih vzorcev pri (a) toku 100 in 200 I C02 ter (b) 200 1 zraka na uro. Fig. 1 Reduction of mass of coke samples in flow of 100 and 200 I C02 (a), and 200 1 air per hour (b). voljivo kakovost domačih koksov potekajo z rudnikom svinca Mežica že od leta 1978 intenzivne raziskave koksov. Do sredine leta 1984 je bilo preiskanih 30 različnih vzorcev. Meritve reaktivnosti teh vzorcev za pretoke 100 in 200 1 C02/h ter 200 1 zraka/h kaže razpredelnica 1, grafični prikaz za nekatere močno in slabše reaktivne kokse pa slika 1. ANALIZA VPLIVA KAKOVOSTI KOKSA NA OBRATOVANJE PLAVŽA Analiza se nanaša izključno na svinčev plavž, ugotovitve pa v principu lahko veljajo za vsako jaškovno peč. Analiza obratovanja plavža v Žerjavu je pokazala, da obstaja odvisnost med proizvodnjo plavža in specifično porabo koksa, ki je obratno sorazmerna, kot kaže slika 2. Podatek je za obdobje 1978—1984, ko se kakovost praženca ni bistveno spreminjala in lahko sklepamo, da je nihanje proizvodnje svinca v plavžu predvsem posledica nihanj v kakovosti koksa. Nadalje kaže analiza odvisnosti med reaktivnostjo koksa, izražena v zmanjšanju mase pri ustreznem pretoku CO, oz. zraka, ter specifič.io porabo koksa v svinčevem plavžu na precejšnjo medsebojno odvisnost (slika 3). Na prvi pogled se zdi, da se konice in doline pri specifični porabi in reaktivnosti lepo ujemajo. Diagram na sliki 4, kjer je narisana odvisnost med specifično porabo koksa in reaktiv- Razpredelnica 1: Meritve reaktivnosti koksov v g C pri pretokih 100 in 2001 C02 ter 2001 zraka na uro, pri različnih časih Vzorec Čas min. 10 20 30 40 50 60 Pretok 100 1 C02/h K-l 3 4 5 7 9 11 K-2 3 3,5 5 5,5 6,5 6,5 K-3 2 5 5,5 7 8,5 10 K-4 2 4 4 5 6 6 K-6 1 3 4 6 8 9 K-7 3 5 6 7 9 9 K-8 2 4 7 10 12 15 K-9 1 2 4 5 6 7 K-10 1 2 4 6 7 9 K-l 1 2 4 6 8 10 12 K-12.- 2 5 8 11 14 16 K-14 2 5 9 11 14 17 K-l 5 1 2 3 4 4 5 K-16 1 2 3 4 4 5 K-17 2 4 5 7 8 K-18 2 2 3 3 4 6 K-19 1 2 3 5 6 9 K-20 1 3 5 7 8 10 K-21 1 2 4 6 7 9 K-22 3 6 K-23 4 9 K-24 5 9 K-26 6 11 K-27 4 8 K-28 5 12 K-29 6 15 K-30 6 13 Pretok 200 1 C02/h K-l 1,5 3 6 8 10 13 K-2 0,5 2,5 4,5 6,5 8,5 12,5 K-3 3 5 7 9 12 14 K-4 1 2 3 4 5 7 K-6 2 4 6 8 10 12 K-7 2 4 6 8 10 11 K-8 3 6 10 12 15 19 K-9 2 4 6 8 10 12 K-10 3 5 8 11 14 17 K-l 1 3 6 9 12 16 19 K-12 3 6 9 12 15 18 K-14 3 6 10 13 17 20 K-15 2 3 4 5 6 7 K-16 1 2 3 5 6 6 K-17 2 5 8 10 12 15 K-18 2 4 6 8 10 12 K-19 2 5 7 9 12 14 K-20 2 4 6 8 10 13 K-21 2 4 7 9 11 13 K-22 6 12 K-23 7 13 K-24 7 13 K-26 7 14 K-27 5 10 K-28 8 18 K-29 9 21 K-30 10 22 Pretok 200 1 zraka/h K-l 4 12 17 K-2 2,5 5,5 9 K-3 4 7 11 Vzorec Čas min. 40 20 30 40 50 60 K-4 2 5 8 K-6 5 8 12 K-9 1 2 4 K-10 2 4 6 K-l 1 5 10 14 K-12 5 9 16 K-14 5 11 16 K-15 2 4 6 K-16 1 3 5 K-17 2 4 7 K-18 2 4 6 K-19 4 8 12 K-20 5 11 18 K-21 6 11 17 K-22 6 11 17 K-23 5 8 12 K-24 5 8 12 K-26 4 7 12 K-28 4 9 14 K-29 5 8 13 K-30 5 10 15 nostjo koksa, pa kaže, da medsebojna odvisnost sicer obstaja vendar z ne zelo veliko stopnjo soodvisnosti. Kasnejše analize podatkov so pokazale, da nekateri koksni vzorci močno odstopajo po obnašanju od večine oz. je tudi možno pri nekaterih soodvisnostih, da podatkov za specifično porabo koksov ne moremo v celoti med seboj primerjati, če je bila med posameznimi pošiljkami koksa npr. prevelika razlika v zrnatosti. Zato smo kot prvo oceno potegnili grafično odvisnost, tako da upošteva najbolj zanesljive soodvisnosti. Narisani grafični odvisnosti za meritve reaktivnosti pri pretokih 100 in 200 1 C02/h imata izhodišče v približno isti točki. Enačbi njunih premic pa sta: y = 85+ 6,45 x pril001C02/h in y = 88+ 3,70 x pri 200 1 C02/h, Proizvodnja plavža [000tD Slika 2 Odvisnost med specifično porabo koksa in proizvodnostjo svinčevega plavža v Žerjavu za obdobje 1978—1984. Fig. 2 Relationship between the specific consumption of coke and the output of lead blast furnace in Žerjav for period 1978—1984. Slika 3 Odvisnost porabe koksa od njegove reaktivnosti. • in O — kar-boksireaktivnosti v g C/h pri tokih 100 in 200 I C02/h, x — oksireaktivnost v g C/h pri toku 200 I zraka/h. Fig. 3 Relationship between the coke consumption and its reactivity. • and O — carboxyreactivities in g C/h in flows of 100 and 200 1 C02/h, x — oxyreactivities in g C/h in flow of 200 1 air/h. Reaktivnost tg/hl Slika 4 Odvisnost med specifično porabo koksa in njegovo reaktivnostjo pri tokih 100 in 200 1 C02/h. Fig. 4 Relationship betvveen the specific coke consumption and its reactivity for flows 100 and 200 I C02/h. kjer y predstavlja specifično porabo in x reaktivnost koksa. Analiza energijskega modela svinčevega plavža3 kaže, da na učinkovitost plavža najbolj vpliva sestava žrel-nega plina, t. j. razmerje Pcoj/Pco, kar pa je tesno povezano z reaktivnostjo koksa. Pri minimalni reaktivnosti koksa (le-ta se približuje vrednosti 0), ko se po reakciji C + C02 razvije le toliko CO, kolikor ga je potrebno za redukcijo kovinskih oksidov in ga ni v prebitku v plavžnem plinu (Pco2/Pco °°), imamo minimalno specifično porabo koksa. Po termodinamičnem modelu plavža smo za teoretično porabo koksa z 80 % ogljika4 pri žrelni temperaturi plina 523 K in ne upoštevaje toplotnih izgub plavža ter v odvisnosti od sestave vsipa dobili 67 do 82 kg koksa/t Pb, kar kaže na zadovoljivo ujemanje z ugotovitvami po sliki 4. Na osnovi znanega toka C02 skozi vzorec koksa in zmanjševanja mase vzorca s časom lahko izračunamo povprečno sestavo izhajajočih plinov, t. j. tudi Pco/Pco, kar kaže slika 5. Sedaj pa lahko primerjamo standardno Koppersovo metodo z našo metodo, toda primerjava je lahko le groba, ker smo zanemarili vpliv zrnatosti vzorca na reaktivnost. Odvisnost med reaktivnostjo po Koppersu, rk, in sestavo plinov, ki izhajajo iz merilne naprave, kaže slika 6. Če skušamo na osnovi Pco/Pco pri Koppersovi napravi s slike 5 odčitati ustrezne reaktivnosti po naši metodi, dobimo, da naj bi imeli livarski koksi reaktivnosti 14 oz. 28 g C/h pri pretoku 100 oz. 200 1 C02/h, metalurški koksi 18 do 27 oz. 36 do 54 g C/h, najbolj reaktivna goriva pa nad 45 oz. 90 g C/h. Praktične izkušnje pa kažejo, da takšna primerjava daje pri naši metodi vsaj dvakrat prenizke vrednosti za reaktivnost. To pomeni, da pri naši metodi vzorec reagira vsaj dvakrat počasneje kot v Koppersovi napravi. Če privzamemo, da reakcijo C + C02 vodi kemična kinetika, je možna naslednja semikvantitativna razlaga: hitrost kemične reakcije lahko zapišemo: — dmc/dt = kr • A • Pco2> kjer je mc masa ogljika, ki reagira s C02, kr reakcijska konstanta, A površina vzorca, kjer poteka reakcija, in pCo2 srednji parcialni tlak C02 med potekom reakcije. Ocena površin Koppersovega in našega vzorca daje razmerje okoli 3:1. Ker Koppersov vzorec hitreje reagi- Slika 5 Teoretična odvisnost med reaktivnostjo koksa, v g C/h, in povprečno sestavo izhajajočih plinov za 100 in 200 1 C02/h. Fig. 5 Theoretical relationship between the coke reactivity in g C/h and the average composition of exit gases from the apparatus, for flovvs 100 and 200 1 C02/h. Slika 6 Odvisnost med reaktivnostjo po Koppersu, rk, in povprečno sestavo izhajajočih plinov iz Koppersove naprave. Fig. 6 Relationship betwen the Koppers-reactivity rk and the average composition of exit gases from the Koppers apparatus. Slika 7 Primerjalni diagram za absolutne vrednosti reaktivnosti med Koppersovo in našo merilno metodo. Fig. 7 Comparison plot for the absolute values of reactivities deter-mined h v the Koppers and by our method. ra, se relativno hitreje porablja C02, toda to ima precej manjši vpliv na hitrost reakcije. Ocenjujemo, da je razmerje pC02 pri Koppersovi in pri naši metodi v povprečju 1:1,2. Iz te ocene sledi, daje hitrost reagiranja vzorca v Koppersovi napravi okoli 2,5-krat večja kot po naši metodi. To nadalje pomeni, da bi po naši metodi imeli livarski koksi reaktivnosti pod 5,5 oz. 11 g C/h pri pretoku 100 oz. 200 1 C02/h, metalurški koksi 7 do 11 oz. 14,5 do 21,5 g C/h, najbolj reaktivna goriva pa nad 18 oz. 36 g C/h. Približno odvisnost med reaktivnostjo po Koppersu in reaktivnostjo po naši metodi kaže slika 7. Ker obstaja ugotovljena odvisnost med specifično porabo koksa in njegovo reaktivnostjo ter odvisnost med reaktivnostjo koksa in povprečno sestavo plinov, nastalih z reakcijo med C02 in C, obstaja tudi odvisnost med specifično porabo koksa in sestavo »plavžnega plina«, vendar brez upoštevanja vpliva reakcij redukcije (MeO + C oz. CO). To odvisnost kaže slika 8, kjer smo narisali tudi krivuljo, ki prikazuje teoretično porabo koksa po termodinamičnem modelu plavža3, ne upoštevajoč pa toplotnih izgub plavža. Razen pri koksih K-l 1 Slika 8 Odvisnost med specifično porabo koksa ter sestavo plavžnega plina svinčevega plavža, ne upoštevajoč redukcijskih reakcij. Iz meritev reaktivnosti pri 100 I C02/h (•) oz. 200 I C02/h ( x), v primerjavi s teoretično porabo po energijskem modelu (temperatura žrelnih plinov 523 K, brez upoštevanja toplotnih izgub plavža). Številke se nanašajo na vzorce. Fig. 8 Relationship betvveen the specific coke consumption and the composition of blast-furnace top gas, not taking in account the reduction reactions. From reactivity measurements at 1001 C02/h (•) and 200 I C02/h ( x ), compared with the theoretical comsumption according to the energy model (top-gas temperature 523 K, neglecting thermal losses of the furnace). Numbers reffer to the samples. in K-28 do 30 obstaja zadovoljiva korelacija med porabo koksa in sestavo žrelnih plinov. ZAKLJUČKI Ena najbolj bistvenih značilnosti koksov, ki vpliva na dogajanja v plavžu, je njegova reaktivnost. Poleg najbolj znane t. i. Koppersove metode za merjenje reaktivnosti smo že pred tem razvili na VTOZD Montani-stika spremenjeno metodo, kjer uporabljamo zrnatosti, ki se bolj približujejo dejanskim pogojem v praksi, merilo reaktivnosti pa je količina zgorelega ogljika na enoto časa, kar zasledujemo s termotehtnico. Primerjalna ocena obeh metod je pokazala, da je možno absolutne vrednosti za reaktivnosti po obeh metodah med seboj primerjati in izdelali smo primerjalni diagram. Vpliv kakovosti koksa na obratovanje plavža smo analizirali na primeru svinčevega plavža. Preučili smo odvisnosti med proizvodnjo plavža, specifično porabo koksa in njegovo reaktivnostjo. Odvisnost med proizvodnjo plavža in specifično porabo koksa je dala obra-tovna analiza za obratovanje plavža v Mežici (Žerjavu). Ugotovljena je bila odvisnost med specifično porabo koksa in njegovo reaktivnostjo, vendar z ne zelo veliko stopnjo soodvisnosti. Toda na osnovi te odvisnosti izračunana specifična poraba malo reaktivnih koksov se zadovoljivo ujema s teoretično izračunano porabo koksa po energijskem modelu svinčevega plavža. Obstaja tudi odvisnost med specifično porabo koksa in sestavo zgo-revnih plinov (pco2/Pco)- Ta zadnja odvisnost lahko predstavlja tudi enega izmed parametrov za računalniško vodenje plavža. Literatura 1. A. Paulin, D. Dretnik, J. Lamut, A. Šegel, S. Štern: Procesi v plavžu za svinec, Poročilo katedre za ekstraktivno metalurgijo, VTOZD Montanistika, Ljubljana 1982. 2. Metalurški priročnik, Tehniška založba Slovenije, Ljubljana 1972, str. 505. 3. A. Paulin, J. Lamut, D. Dretnik, M. Jug: Vodenje procesa v plavžu — I. del, Zbornik XXXV. jesenskega posveta o metalurgiji in kovinskih gradivih v Sloveniji, Ljubljana 1985, str. 55: A. Paulin: Energijski model plavža, RMZ, 33, 3/1986, 177-83. 4. A. Paulin, J. Lamut, D. Dretnik, M. Jug: Vodenje procesa v plavžu — I. del, Poročilo katedre za ekstraktivno metalurgijo, VTOZD Montanistika, Ljubljana 1984. 5. B. Dobovišek: Vpliv temperature karbonizacije na oksirea-ktivnost trdnih goriv, izdelanih iz kosovskega lignita. Aplikacije DTA, Železarski zbornik, 1976, št. 1, 7—11. 6. J. Lamut: Neobjavljeno poročilo. 7. J. Lamut: Fizikalno-kemične lastnosti livarskih koksov, Poročilo VTOZD Montanistika, Ljubljana 1986. ZUSAMMENFASSUNG Auf den Gang des Hochofens hat einen entscheidenden Einfluss die Ausbildung des Verbrennungsraumes vor den Blasformen. Die Form dieses Raumes vvird in grossem Aus-mass von der Brennbarkeit von Koks bestimmt. Das Betragen von Koks ist es moglich bis zu einem bestimmten Ausmass durch die Bestimmung der Reaktionsfahigkeit zu verfolgen. Die Reaktionsfahigkeit ist aber eng mit dem Koksverbrauch verbunden. Im Hochofen fiir die Gewinnung von Blei, wo schon kleine CO Gehalte im Gas geniigen bei entsprechenden Temperaturen die Reduktion von Bleiverbindungen zu erre-gen, bedeutet eine ubermassige CO Bildung einen unnotigen Koksverbrauch. Zur Bestimmung der Reaktionsfahigkeit von Koks ist die Methode nach Koppers am besten bekannt. Mit dem Ziel den tatsachlichen Bedingungen im Hochofen naher zu kommen hat man an der VTOZD Montanistik (Montanisti-sche Fakultet) schon vor einiger Zeit eine abgeanderte Methode fiir die Bestimmung der Reaktionsfahigkeit entvvickelt, wo in einer Retorte aus Stahl auf der Termowage die Verringe-rung der Koksmasse bei der Reaktion mit C02 oder Luft ge-messen vvird. Im Zeitabschnitt 1978—1984 hat man 30 Proben von Koks, das in der Bleihutte Mežica angewendet wird unter-sucht. Eine Abhangigkeit zvvischen der Reaktionsfahigkeit und dem Koksverbrauch im Hochofen ist festgestellt worden. Auf Grund des Energiemodelles des Hochofens ist ein theoreti-scher Koksverbrauch in Abhangigkeit von der Mollerzusam-mensetzung bei einer Abgastemperatur von 523 K und der Nichtberiichsichtigung der Warmeverluste ausgerechnet wor-den. Der erhaltene Wert stimmt zufriedenstellend mit den praktischen Ergebnissen des minimalen Koksverbrauches (bei der Anwendung von Koksen sehr geringhaltiger Reaktionsfahigkeit) iiberein. Aus den Ergebnissen der Reaktionsfahigkeitsmessungen kann die Abhangigkeit zvvischen der Reaktionsfahigkeit und der durchschnitlichen Zusammensetzung aus der Messaparatur herauskommender Gase ausgerechnet vverden. Auf dieser Grundlage und bei der Wertbestimmung des Einfluses der Probenreaktionsflachen bei der Methode nach Koppers und unserer Methode ist ein Vergleichsdiagramm zvvischen den Absolutvverten, erhalten nach beiden Methoden, ausgearbeitet vvorden. Aus diesen Feststellungen ist vveiters noch die Abhangigkeit zvvischen dem spezifischen Koksverbrauch und der Zusammensetzung der beim Verbrennungsprozess entstehenden Gase festgestelltvvorden. Diese Abhangigkeit stellt einen der Parameter fiir die rechnerische Fiihrung des Hochofens dar. SUMMARY The blast-furnace running is to a great extent influenced by the formation of the combustion zones in front of tuyeres. Their shape depend essentially on the coke combustibility. And the coke behaviour can be to a certain degree defined by its reactivity. The reactivity is closely related to the coke con-sumption. In the lead blast furnace vvhere already lovv CO con-centrations in the gas are sufficient that reduction reactions of lead compounds commence at suitable temperatures, the excess formation of CO means unnecessary consumption of coke. The most common method for determining the coke reactivity is the Koppers method. In order to approach closer to real conditions in the blast furnace, a modified method vvas developed some tirne ago at the School of Mineš in Ljubljana. Reduction of coke mass during the reaction vvith C02 in a steel retort is measured by thermobalance. In the period 1978— 1984 thirty coke samples vvere investigated, being used in the Mežica Lead Smelter. Relationship betvveen the coke reactivity and its specific consumption in the blast furnace vvas determined. Based on the blast-furnace energy model the coke consumption vvas calculated as a function of burden composi-tion at the top-gas temperature of 523 K and neglecting the thermal losses of the furnace. The obtained value is in fair agreement vvith the practical findings of the minimal coke consumption (using very Iow-reactivity cokes). From the results of the reactivity measurements the relationship betvveen the reactivity and the average exhaust gases from the measuring apparatus can be calculated. Thus, and by estimating the influence of the reaction surfaces of samples used in Koppers of in our method respectively a comparison plot betvveen the absolute reactivity values obtained by the both methods vvas constructed. Further, stili the relationship betvveen the specific coke consumption and the composition of the combustion gases was determined. And this can be ap-plied in a computer control of the blast furnace operation. 3AKJ1K3MEHHE Ha xcvn uuaxTHOH neiH HMeeT cymecTBeHHoe BJmsHHe AopMHpoBaHHe TonoiHoro npoCTpaHCTBa nepen pa3ayBH-biviH Tpy6aMH. Ha ero (j>opMy b 6oJibinoH Mepe BJiHfleT crop-aHHe KOKCa. noBeaeHHe KOKca B03M0>KH0 ao onpejiejieHHoH Mepw npocjie>KHBaTb c onpeaejieHne.M ero peaKTHBHocTH. PeaKTHBHOCTb >Ke B TeCHOH CBH3H C paCXO/lOM KOKCa. B ao-MeHHOH nenn ffJia njiaBjreHHH CBHHua, rne yaKHTejibH0 corjiacyeTca c npaKTH-necKHMH onpeaejieHHHMH MHHHManbHoro pacxoaa KOKca (npn ynoTpe6jieHHH coptob KOKCa njioxofi peaKTHBHocTH). M3 pe3yjlbTaTOB H3MepeHHfl peaKTHBHOCTH M05KH0 6e3 3a-TpyHHeHM BbICHHTaTb 33BHCHMOCTb Me>Kfly peaKTHBHOCTbK) h cpeflHero coctaba ra30B, K0T0pbie bhxohst h3 MMepHTenb-Horo npn6opa. Ha 3tom 0CH0BaHHH, a TaKace Ha ochobshhh oueHKH bjihhhhh peaKTHBHbix n0BepxH0CTeii o6pa3ua npw MeToay no Konnepc-y h npn MeToay aBTopoB stoh pa6o™ H3r0T0BJieHa anarpaMMa cpaBHeHna Me5Kny a6coJiioTHbiMH SHaHeHHHMH, KOTopue aaioT o6a MeToaa. B npoaojiaceHHH Mbi n3 3thx onpeae:ieHHH onpeaeJiHJiH saBHCHMOCTb Me»ay yaejibHbiM pacxoaoM KOKca h cocTaBOM nojiyHeHHoro npn cropaHHH ra3a, mto npeacTaBJMeT co6ofi oahh H3 napaMe-TpoB njia pacneTHoro ynpaBJieHHS aoMeHHofl nenn. / Reparaturno varjenje orodnih jekel UDK: 621.791.004.67:669.14.018.25 ASM/SLA: K 9p, KI, K2, TSb, 17-72 J. Gnamuš, G. Rihar Prispevek obravnava probleme pri reparaturnem varjenju, ki zadnje desetletje dobiva vedno večji pomen v industriji. Uvajanje tehnologije reparaturnega varjenja v proizvodnjo orodij prinaša nove tehnične možnosti in ekonomske prednosti. Pri tehnologiji navarjanja orodnih jekel je zelo važna pravilna izbira dodajnih materialov, prav tako pa tudi predhodna in končna toplotna obdelava. UVOD Reparaturno varjenje je zelo pomembno za sodobno industrijo. Daje izredne možnosti tehničnih rešitev. Poškodovani deli se v sorazmerno kratkem času ponovno usposobijo. V visoko razvitih industrijskih državah je reparaturno varjenje močno razvito in že lahko rečemo, da je sestavni del redne proizvodnje. Pri nas reparaturno varjenje premalo uporabljamo. Razloge za to je pripisati predvsem pomanjkanju znanja in motiviranosti za popravila, delno pa tudi pomanjkanju ustreznih dodajnih materialov. Reparaturno varjenje je eno od najzahtevnejših varilskih opravil. Da uspemo pri delu, moramo imeti veliko kompleksnega znanja, predvsem o fizikalnokemi-čnih procesih pri segrevanju, pretaljevanju in ohlajanju, o tehnikah varjenja ter veliko praktičnih izkušenj. Izredno pomembna je strokovna odločitev, variti ali ne variti in groba ocenitev, koliko se bodo spremenile mehanske in ostale lastnosti orodja ter kako bodo specifične lastnosti varnega spoja vplivale na funkcionalnost orodja. To je prva in najvažnejša odločitev, ki je povezana z izrednim poznavanjem materialov in obremenitev orodij, ki jih želimo reparaturno variti. Da se lahko pravilno odločimo in izberemo ustrezno tehnologijo, moramo dobro poznati: — funkcijo orodja, — lastnosti osnovnega materiala, kot so mehanske lastnosti, toplotna prevodnost, razteznostni koeficient, prekaljivost, — strukturo in stanje toplotne obdelave osnovnega materiala, — lastnosti vara, — strukturne spremembe, ki nastopajo v toplotno vplivani coni, — možne napake, ki se lahko pojavijo pri varjenju. VARIVOST ORODNIH JEKEL Zavedati se moramo, da spadajo orodna jekla med najslabše varive kovinske materiale, zaradi česar je vsako varjenje rizično opravilo. Zaradi velike toplotne občutljivosti teh jekel se pri nenadnem lokalnem vnosu energije lahko pojavijo razpoke, ki izničijo vloženo delo. Razpoke so lahko take vrste, da jih opazimo s prostim očesom. Pozorni moramo biti tudi na mikro razpoke, ki jih na površini ne vidimo. Odkrijemo jih lahko z neporušnimi metodami ali z metalografskim pregledom. Večje razpoke na orodju nastanejo zaradi napetosti, ki jih povzroča lokalen vnos energije. Tako imenovano pokaljivost v hladnem, ki se pojavlja pri temperaturah okoli 200° C, povzroča martenzitna premena in izločanje vodika po mejah kristalnih zrn. Pokaljivost v hladnem preprečujemo z izbiro ustreznega toplotnega režima pri varjenju. S predgrevanjem varjenca in kontrolo vnosa energije zmanjšujemo temperaturni gradient ter s tem hitrosti ohlajanja vara in toplotno vplivane cone. Paziti moramo, daje varjenec čist ter da uporabljamo take dodajne materiale in postopke, ki prinašajo čimmanj vodika. Zaradi nagnjenosti orodnih jekel k izcejanju var sam običajno ni homogen. Ima tipično lito strukturo z usmerjenimi dendritskimi kristali (slika 1). Na mestu, kjer se kristalizacijski fronti združita, to je na sredini vara, se pri temperaturah okoli 1000° C rade pojavijo tako imenovane razpoke v toplem (slika 2). Škodljiv pojav preprečujemo z izbiro take tehnike in načina varjenja, pri kateri je varilna kopel čimmanjša. Take pogoje dosežemo, kadar varimo z večjim številom manjših varkov s čim nižjim varilnim tokom in na- slika 1 Tipična lita struktura vara Fig. 1 Typical čast structure of a weld Slika 2 Lita struktura vara z razpokami v toplem Fig. 2 Čast structure of weld with hot cracks petostjo. Izbiramo dodajne materiale (žice in elektrode) manjšega premera. IZBIRA DODAJNEGA MATERIALA Pri izboru dodajnega materiala se ravnamo po načelu, da naj ima navar ustrezne lastnosti. Pomembne so tudi dobre varilno-tehnične lastnosti. Pomembne so tudi dobre varilno-tehnične lastnosti dodajnega materiala. Načelno jih lahko glede na kemično sestavo razdelimo v dve skupini: — sestava vara je enaka kot pri osnovnem materialu, — var je iz druge vrste jekla, ki je običajno močneje legirano od osnove. Če naj ima var enako kemično sestavo kot osnovni material, mora biti dodajni material bolj legiran zaradi odgora, ki se pojavlja pri varjenju. Legirni elementi so obenem tudi dezoksidanti, ki pri varjenju prehajajo iz kovine v žlindro in plinsko fazo. Odgor osnovnih legir-nih elementov pri varjenju v zaščitnih plinih in pod praškom smo v okviru skupnih raziskav železarne Ravne in Instituta za varilstvo Ljubljana zasledovali pri treh vrstah jekel: Č.4146, Č.4751 in Č.7680. Poprečne vrednosti odgora za omenjene vrste jekel in postopke varjenja so navedene v tabeli I. Tabela I: Odgor legirnih elementov Postopek varjenja Povprečen odgor % C Cr Mo V W Me TIG 11 4 19 6 _ 8 MIG 23 1 20 27 5 15 MAG 42 26 29 27 8 26 EPP 45 41 29 57 13 37 Povprečno 30 18 24 28 7 V varilni praksi se često uporabljajo za navarjanje žice enake sestave, kot je osnovni material, v prepričanju, da bo kemična sestava navara enaka osnovi. Toda zavedati se moramo, da zaradi kemičnih reakcij, ki potekajo pri varilnem procesu, navar praktično ne more imeti enake kemične sestave kot dodajni material, iz katerega je nastal. Odgor ni odvisen samo od tehnike varjenja, temveč tudi od parametrov varjenja. Praktične izkušnje so pokazale, da je za navarjanje bolje uporabiti take sestave jekel, ki imajo dobre varilno-tehnične lastnosti. To so običajno močneje legirana krom-molibdenova, krom-volfram-molibdenova in vol-fram-molibden-kromova jekla, ki imajo nižjo vsebnost ogljika. Uporabljamo tudi razne neželezne zlitine na bazi kobalta ali niklja ter karbidov. Poznani so tudi načini navarjanja, pri katerih na osnovni material najprej navarimo bolj plastičen tamponski sloj, na katerega nanesemo trdo delovno plast. TOPLOTNA OBDELAVA Toplotni režim in postopek navarjanja izberemo glede na kemično sestavo osnovnega in dodajnega materiala, stanje toplotne obdelave ter obliko in funkcijo orodja. Pri navarjanju orodnih jekel uporabljamo dva načina. Toplotni režim izberemo tako, da varjenec že takoj po varjenju dobi zahtevane lastnosti ali pa orodje po varjenju ponovno toplotno obdelamo. Prvi način je primeren za manjša dela. Orodje ohrani zunanje oblike. Obdelamo samo varjeno mesto. Na osnovi TTT diagrama določimo ohlajevalno hitrost, ki ustreza želeni strukturi navara. Temperaturo polja in časovno odvisnost temperature od vnosa toplote je teoretično obdelal Rykolin. Izpeljanih je nekaj preprostejših obrazcev za določanje temperature predgrevanja pri določenem vnosu toplote ter ohlajevalni hitrosti v območju premene (800—500° C). Često uporabljamo tudi praktične izkušnje oziroma podatke, ki jih dobimo na osnovi predhodnih preizkusov. Vsa jekla niso enako občutljiva na hitrost ohlajanja. Na osnovi praktičnih preizkusov smo ugotavljali, kako vpliva temperatura predgrevanja jekla Č.4751 in Č.7680 na trdoto v navarjenem stanju. Podatki o trdotah so navedeni v tabeli II. Tabela II: Trdote navarov v HRC Temperatura predgrevanja °C Jeklo - 20 100 200 300 400 500 Č.4751 46-49 43-50 46-48 44-45 44-48 40-42 Č.7680 49-51 49-52 49-51 49-51 49-50 50-51 Iz podatkov je razvidno, da temperatura predgrevanja ne vpliva na trdoto navara. V vseh primerih se nava-ri pri ohlajanju enako zakalijo. Bolj občutljiva so jekla za delo v hladnem. Če je ohlajanje prepočasno, var nima dovolj visokih trdot. Pri nižjih temperaturah predgrevanja dobimo dovolj visoke trdote, preti pa nevarnost, da orodje razpoka. Prav tako moramo paziti, da pri varjenju ne pregre-jemo in s tem popustimo ostale dele orodja. Pri večslojnem navarjanju moramo računati tudi s tem, da vsak naslednji varek popušča predhodnega. Zaradi zaostalega avstenita v strukturi navara pri jeklih za delo v toplem in hitroreznih jeklih ne dosežemo maksimalnih trdot. S popuščanjem trdote narastejo za 10 do 15%. Po podatkih iz literature (1) se v navarjenem stanju v krom-volframovih jeklih nahaja 25—30 % zaostalega avstenita, ki ga lahko le z večkratnim popuščanjem pretvorimo v martenzit. Natezna trdnost navara iz hitroreznega jekla po prvem popuščanju doseže maksimalno vrednost 2000 N/ mm2. Maksimalno trdoto (65 HRC) in žilavost (7 J) dosežemo šele po četrtem popuščanju2. Po varjenju v vsakem primeru izvedemo popuščanje. Pri tem se delno sprostijo tudi notranje napetosti. Pri izbiri temperature popuščanja se ravnamo po osnovnem materialu. Temperatura popuščanja naj bo 20° C nižja, čas žarjenja naj bo daljši. Navajamo podatke za popuščanje navarov za tipične skupine jekel: — jekla za delo v hladnem — jekla za delo v toplem — hitrorezna jekla Če orodje po varjenju ponovno toplotno obdelamo, izvedemo varjenje v mehko žarjenem stanju. Orodna jekla vedno varimo v predgretem stanju. Za izračun temperature predgrevanja ni uporabnih formul, kakršne poznamo pri konstrukcijskih jeklih. Temperaturo izberemo na osnovi kemične sestave, oblike varjenca, vnosa toplote. Orodna jekla varimo pri temperaturah med 200 in 700° C. Po varjenju izvedemo toplotno obdelavo, ki je odvisna od vrste jekla. Pri toplotni obdelavi potekajo tudi difuzijski procesi na meji med varom in toplotno vpli-vano cono. Sprostijo se tudi notranje napetosti. Kot primer navajamo diagram toplotnega režima pri varjenju in toplotne obdelave za jeklo Č.7680 (slika 3). 130C 1200 1100 1 f s iffipc 1C0C 900 iT \ ohlajanje v olju " 900 o 700 \wohlajanje v termalni kopeli uy ohlajanje na zraku \ 600 1- soo <.00 300 / HeHHe B CTaTbe paccMOTpeHbi npo6jieMbt, KOTopbie nojryHatoTCfl npH peMOHTHOH CBapKH, HTO B TeieHHH npOUieaUIHX fleCHTH JteT nojiyHaeT Bce 6ojibtue 3HaHeHHH b npoMbimjreHHOCTH. BBeaeHHe TexH0Jt0rHH peMOHTHOH CBapKH npn H3roTOBJieHHH HHCTpyMeHTOB .aaeT HOBbie TexHHHecKne bo3mo*hocth h sko-HOMHHecKHa npeHMyutecTBa. Ba>KHoe 3HaneHHe npejCTaB.iae r cneuHaiibHoe peuieHHe — CBapHBaTb h ji h He CBapuBaTb, rpy6aa oueHKa, KaKne H3MeHe-hhs HacTynaioT npn MexaHHHecKHX h npoHHX CBOHCTBax hh-CTpyMeHTOB, a TaioKe TepMHnecKaa o6pa6oTKa nocjie CBapKH. He06x0HHM0 xopomo 6btrb 03HaK0MJieH c MexaHHHecKHMH CBOHCTBaMH CBapHbIX uibob, npHBapKOB, MeXaHHHeCKHe cboh-CTBa A06aB0HH0r0 MaTepuajta, a TaioKe npenBapHTeJibHyK> TepMHHecKyto o6pa6oTKy CBapotHoft aeTajiH. /Jjih ycneutHoro BbinojtHeHHSt peMOHTHOH CBapKH Haao HMeTb /tOCTaTOMHO KOMnjieKCHOrO 3HaHHH b o6jiaCTH MeTaJl-jryprHH, MHoro npaKTHHecKoro onbiTa, oflHOBpeMeHHO »e Ha-no xopotuo 6MTb 03HaK0MJieH c pa3JiHHHbiMH cnoco6a.mh Tex-HHKH CBapHBaHHS). Računanje temperaturnih napetosti v elastičnem področju UDK: 531:536.4:517.2 ASM/SLA :U10,Q25p, U4e F. Grešovnik Obravnavane so osnove elastomehanike. Deformacij-ski tenzor je razširjen za primer, ko je prisotno tudi temperaturno raztezanje materiala. Na tej osnovi je prikazana splošna linearna zveza med napetostmi in deformacijami. Skupaj z gibalno enačbo za elastični kontinuum služi za izračun temperaturnih napetosti. Ustrezne diferencialne enačbe so prikazane tudi v cilindričnih in krogelnih koordinatah. Med praktičnimi primeri je obravnavano nastajanje napetosti zaradi osno simetričnega spreminjanja temperature valjastega telesa, napetosti v primeru navla-čenja plašča na os valja ter nastajanje napetosti zaradi središčno simetričnega spreminjanja temperature krogle. 1. UVOD V materialu nastanejo napetosti zaradi zunanjih mehanskih vplivov, temperaturnih gradientov ter gravitacijskih in elektromagnetnih polj. Prva dva vpliva sta pogosto vzrok za nastanek razpok oziroma za zlome. V tem članku je obravnavano nastajanje napetosti zaradi temperaturnih gradientov. Obdelani so samo primeri, ko se material obnaša čisto elastično, natančneje rečeno, ko velja med napetostmi in deformacijami linearna zveza. Zunanji mehanski vplivi niso upoštevani, vendar je iz rešenih primerov razvidno, kako bi lahko upoštevali na primer hidrostatski tlak. Uporabljena je analitična metoda reševanja diferencialnih enačb. V zadnjih letih se na tem področju vedno bolj uveljavljata numerično reševanje diferencialnih enačb in metoda končnih elementov1. Poudariti je treba, da imata ti dve metodi očitno prednost le v primeru, če imamo na razpolago dovolj eksperimentalnih podatkov o lastnostih materiala. Za hitre ocene napetosti v materialu pa so rezultati analitične metode vsekakor ugodnejši, ker so pregledni in omogočajo hitre prilagoditve konkretnim razmeram. Seveda pa se moramo tu omejiti le na najpreprostejše geometrijske oblike preiz-kušancev. 2. OSNOVE ELASTOMEHANIKE Napetostni tenzor Pil Pl2 Pl3 ] p= P2I P22 P23 C) L p3l P32 P33 -opisuje stanje napetosti, to je ploščinsko porazdeljenih sil, v elastičnem kontinuumu. Silo na enoto ploskve, ki je pravokotna na koordinato xs (i=l, 2, 3) s smernim vektorjem ei; dobimo s pomočjo komponent tega ten-zorja takole: >i= 2 Pik (2) k- I Silo na enoto ploskve, ki je pravokotna na poljubno smer n, dobimo po obrazcu ^ p„ = 2 P, cos (n, e;) = 2 Pi ani (3) i-l i-l Na osnovi (2) in (3) lahko hitro pokažemo, da se pri transformaciji koordinatnega sistema napetostni tenzor pretvori takole: ^ ^ Pnr=Z Z a"i arj Pij' W i- I i- 1 kar je osnovna značilnost tenzorjev drugega reda. S pomočjo enačbe (4) poiščemo glavne smeri, to je tisti koordinatni sistem, v katerem so normalne napetosti pnn ekstremne. Izkaže se, da so takrat tangencialne napetosti pnr (r4= n) enake nič. Iz gibalnih enačb za kontinuum sledi, da je tenzor P simetričen, torej Pij = Pji Sled tenzorja P ^ TrP = Ž Pu-Ii i- 1 se pri transformaciji koordinatnega sistema ne spreminja. Pod vplivom sil se elastični kontinuum deformira, kar pomeni, da se spreminjajo razdalje med točkami in koti med zveznicami točk (si. 1). Omenjene spremembe popišemo z deformacijskim tenzorjem r = - Yi 1 Y12 Y13 Y2I Y22 Y23 - Y3I Y32 Y33 J (5) Nazorni pomen komponent tega tenzorja je takle: yn =2 e,, = 2 M' N', - MN, MN, Yj2 = y 1 + y2 in analogno za ostale. S» pomočjo premikov točk u pa se komponente y;j izračunajo,takole: _ 8 u, | 8 u, Yij 8 Xj 8 xi (6) Iz (6) takoj sledi, daje T simetrični tenzor. Pri transformaciji koordinatnega sistema se pretvori podobno, Xii = Pn. (7) pri čemer je E Youngov modul (modul elastičnosti). Preizkušanec se deformira tudi v prečni smeri: (8) E l22=p Y33_ _Pn_ vn b 2 h 2 - m-vp„ m imenujemo Poissonova konstanta, v pa Poissonovo število. Iz (7) in (8) sklepamo, da pri večosni obremenitvi velja zveza: I"l=Pn_v P22_vP33 2 E E E oziroma E^l = (l+v)pll-vll, splošno pa za vsako glavno smer: E^ = (l+v)Pii-v I, (9) S transformacijsko formulo lahko izrazimo komponente deformacijskega tenzorja v poljubnem koordinatnem sistemu: 2 Ym„ = -[(1 +n)pmn-vl, Smn], (10) ker je ymn Kroneckerjev simbol (= 1, če je m = n, sicer je Enačbo (10) lahko tudi obrnemo in izrazimo komponente napetostnega tenzorja kot linearno funkcijo komponent deformacijskega tenzorja 3. OSNOVNE ENAČBE ZA IZRAČUN TEMPERATURNIH NAPETOSTI V ELASTIČNEM PODROČJU Če homogeno in izotropno telo enakomerno segreje-mo ali ohladimo od poljubne izhodiščne temperature na neko drugo temperaturo, so temperaturni specifični raztezki et v vseh smereh enako veliki £T = a T (12) Pri tem je a temperaturni koeficient dolžinskega raztez-ka, T pa sprememba temperature. Ustrezen deformacij-ski tenzor je torej izotropen in se glasi: rT = 2 a T 0 0 0 2 a T 0 0 0 2 a T J (13) Slika 1 Spremembe pri deformaciji elastičnega kontinuuma Fig. 1 Changes in deformation of elastic continuum kot kaže obrazec (4). Pri tem se spet sled tenzorja ne spremeni. Sled deformacijskega tenzorja ima nazoren pomen; enak je dvakratni volumski dilataciji. Trr = 2;Yii = 2ev = 2^ i-1 V Enoosni natezni preizkus (smer obremenjevanja: e,) izotropnega materijala pokaže pri majhnih napetostih naslednje zveze med napetostimi in deformacijami: Če preprečimo prosto temperaturno raztezanje z zunanjim vpetjem ali okoliškimi območji v telesu (z drugačno temperaturo), nastopijo temperaturne napetosti, ki ustrezajo elastičnim deformacijam. Celotni raztezek snovi je sestavljen iz elastičnega raztezka in temperaturne raztezka. Od tod sledi, da se elastični deformacijski tenzor zapiše: r„,= Yi i" 721 Y31 2 a T Yl2 Y22" Y32 Yl3 2 aT y23 Y33- 2 aT (14) Pri popolnoma togem vpetju je Ymn = 0 in je re,= -Tt. Pri popolnoma neoviranem raztezanju in pri homogenem temperaturnem polju pa so vse komponente tenzorja rel enake 0. Hookeov zakon (11) se ob prisotnosti temperaturnih raztezkov glasi: Pmn = 2G^ + I^£v8mn_l^aT8^ (15) Vpeljali smo strižni modul G, ki je z modulom elastičnosti povezan z enačbo G = - 2(1 +v) (16) V primeru, ko lahko volumske sile zanemarimo, se gibalna enačba za elastični kontinuum zapiše: k=i O xk dV p je gostota snovi, t pa čas. Če vstavimo Hookeovo enačbo (15) v gibalno enačbo (17) in pri tem upoštevamo (6), dobimo: Aii- + - 1 P g2 u,_ 2(1 +v) T) ' 1 -2v 8 xj G <9 t2 1 -2v 8 x, J o2 o2 A je Laplaceov operator —- +—- +. 8x* 8x\ 8x] V cilindričnih koordinatah se te enačbe zapišejo za osnosimetrični primer takole: — gibalna enačba za radialno smer: Š2u + ŠEu + l(D ) = H 9 al 8v 8z r P5t= t9a) — gibalna enačba za aksialno smer: z G dt2 1 — 2v 8z (21 b) Laplaceov operator ima obliko: A=!A(rJL)+4 (22) r 8r v ^r' az2 V krogelnih koordinatah se enačbe zapišejo za primer simetrije glede na koordinatno izhodišče takole: — gibalna enačba za radialno smer: ^ + |(Prr-p«pp) = P§, P83 = PW (23) 812 komponente deformacijskega tenzorja: i du , _u Yrr = 2 — , Yp

>!) in je zato mogoče diferencialno enačbo (20) rešiti z integriranjem. Splošna rešitev je u = C i r + — + 7-^— — f xT(x,t)dx (31) r 1 - v r ro C, in C2 sta integracijski konstanti. Določimo ju tako, da na notranji in zunanji površini postavimo prr = 0. Iz enačbe (27) sledi, da mora biti izpolnjena enačba Ci-(1-2v)% = -!^(1-2v)4( xT(x,t)dx r2 1-v r r„ za r = Rn in r = R2. Od tod sledi C1=l^(l-2v)^T(Rz,t);C2--r^-C1, (32) 1 — V 2 1 — iv pri čemer je = xT(x,t)dx (33) r" _ Kn R„ povprečna temperatura (poprečenje po ploskvi) med Rn in r. S pomočjo enačb (27), (28) in (29) potem dobimo: (34) T(r, t) — 2T (r, t)] Ea r^ 1-v (35) T(RZ, t) — T (r, t)] (36) Če je valj poln, je Rn = 0 in C2 = 0, pa dobimo Prr = Ea 2(1-v) [T(RZ, t) — T(r, t)] (37) Ea r t , T(RZ, t) 4- T(r, t) — 2T (r,t)](38) 2(1 -v) L pzz = ^L[vT(Rz,t)-T(r,t)] (39) 1-v Če ima potek temperature v odvisnosti od polmera obliko kvadratne parabole (ta predpostavka je dokaj dobro izpolnjena v trenutku, ko je razlika med temperaturo na površini in v sredini velja največja), lahko zapišemo T = ar2 + b, (40) 79 ŽKZB (1987) štev. 2 — Računanje temperaturnih napetosti v elastičnem področju pri čemer je a= , b = Tn (Tn je temperatura v Rz sredini valja, Tz pa na površini valja). Povprečni temperaturi T (r, t) in T (R2, t) izračunamo po prilagojenem obrazcu (33) in dobimo T(r, t) = I^r2 + Tn (41) T(RItt)-Ia±i (42) Če ta dva izraza vstavimo v enačbe (37), (38) in (39), dobimo - = (44) in P^lv^-T.-^H] (45) Če Je Tn = T„ preide enačba (45) v znani izraz P22= -Ea Tn. Negativne napetosti imajo tlačni značaj, pozitivne pa natezni značaj. Poteka prr in v odvisnosti od polmera sta prikazana na sliki 2 in 3. Slika 2 Potek radialne normalne napetosti prr v odvisnosti od polmera Fig. 2 Course of radial normal stress prr as a function of radius Slika 3 Potek cirkularne normalne napetosti pw v odvisnosti od polmera Fig. 3 Course of circular normal stress p9(p as a function of radius Če sta obe osnovni ploskvi valja prosti, lahko dobimo rešitev tako, da prištejemo k rešitvi (36), (39) ali (45) po preseku konstantno aksialno napetost (pzz)m ki mora biti tolikšna, da se rezultirajoča aksialna sila uniči2. Temu pogoju ustreza negativna povprečna vrednost napetosti pzz po enačbah (36), (39) ali (45). — 2 R' (pzz)o= pzz=--T7 $ r pzz (r) dr (46) o Če se omejimo na rezultat enačbe (45), dobimo T 4- T (PzZ)o= Ea —11 in je pri prostih osnovnih ploskvah valja odvisnost aksi-alne normalne napetosti pzz od polmera takale: . =Ea(Tz-Tn)/1-2 jjj 47) Pzz 2(1-v) R; (47) Na osnovi enačb (43) in (44) vidimo, da je Pzz = Prr + P - a R„ (53) (48) za os pa u' = C, r (49) Integracijske konstante določimo iz naslednjih treh pogojev: a) pri r=R„:u-u'=R0-Rpi=AR b) pri r=Rn:(prr)os = (prr)pl c) pri r=Rz:(prr)pi = 0 Ob privzetku, da imata os in plašč enake elastične lastnosti, dobimo C' — M — 2v) R" AR (—-—) C|-(1 2(1 — v) R2 R2 Rn AR c Rn AR 2R2 (1 — v) 2 2(1-v) Sledijo enačbe za normalne napetosti — v osi R„ AR , 1 1 \ n (l7T — 7TT' = Pi Če plašč navlečemo na cev, se radialni pomiki točk v cevi zapišejo u' = C',r + C' 2 r in je zato potreben še robni pogoj ob notranji površini cevi d) za r=Rnc:prr = p0, sicer je račun podoben kot zgoraj. Središčno simetrično spreminjanje temperature krogle Polna krogla s polmerom R naj ima glede na središče simetrično, sicer pa poljubno porazdelitev temperature T(r, t). Velja naj kvazistacionarni približek. Zanimajo nas napetosti v krogli, če je njena površina prosta. Enačba (25) se poenostavi v a2u 2 gu 2u_ 1 +v a(a T) <9r2 + r dr r2 1 - v dr Levo stran te enačbe lahko zapišemo s 11 r s (54) A I4F C1"2 u)]} dr r2 dr J) in se zato diferencialna enačba (54) da rešiti z zaporednim integriranjem. Splošna rešitev je U=^+J±5!ai t X2 T(x, t) dx (55) 3 1 - v r- o Integracijsko konstanto C, določimo iz pogoja (Prr)r-R = 0, pri tem pa poiščemo prr z uporabo enačbe (15) = 2G(—+ - ev- 1+v aT); (56) (50) 2 1 — 2v ' 1 — 2v yrr in ev sta določena z enačbama (24) in (24 a). Dobimo C i = 2 a T(R, t), (57) 1 - v R T(R, t) = -M x2 T (x, t) dx (58) R o pri čemer je Končni rezultat za p,, je 2 Ea Prr = - (51) 3 1 — v Na podoben način dobimo [T(R, t)-T(r, t)] (59) PKeHHH ynpyrocTH. PaccMOTpeHHO 3hanehhe K0Mii0HeHT fle(()0pMauH0HH0H ynpyrocTH. Ha ocho-BaHiin 3KcnepnMeHTaJibHO ycTaHOBJieHHOH cb«3h Me»ay HanpajKeHiieM h ,ne(j)opMauHeH npn 0ziH00ceB0M HaTHJKHOM onbiTe BbiBeaeHa cBfl3b Me»ay K0Mn0HeHTaMH 3thx aByx yn-pyrocTefi. C pacuinpeHHeM ae(J)0pMauH0HH0ii ynpyrocTH, Hnp. Koraa npncyTCTByeT TaK)Ke H30Tp0nH0 TeMnepaTypHoe pacra>KeHHe MaTepnajia, nphbeiieha eme 6ojiee b o6uieM bhne jihhehhaa CBS3b \ie*ziy Hanpa>KeHHeM h fle^op.viauHeH. BMecTe c HBH)jcy-iiihhm ypaBHeHneM ajta 3JiacTHHHoro KOHTHHyyMa cjiy)KHT fljia BbiMHCJieHHa TeMnepaTypHbix Hanpa)KeHiiH. CooTBeTCTBeHHbie aH(J)(j)epeHUHajTbHbie ypaBHeHna npn- beaehbi tak>ke b (Jjopvie uhjwh.aphheckhx h iuapoo6pa3Hbix KOOpUHHaT. Me»ay npaKTHnecKHMH npHMepaMH paceMaTpHBaeTeH nosiBjieHne hanpa)kehha bcjiczjctbhh ocecHMMeTpHHHoro m-MeHeHHH TeMnepaTypbi uHJiHHupHHecKoro Tejia, HanpsDKeHHa Ha npHMepe HaTarHBaHH« Kopnyca Ha ocb BajiKa, TaioKe Hac-tynjiehha hanpajkehhhii bcneactbhh ueHTpajibHO chmmct-puHHoro H3MeHeHHH TeMnepaTypw mapa. ynoTpe6jieH aHanHTHHecKHH Meroa pemeHHH 4H(J)(J)epeH-UHajlbHbIX ypaBHeHHH. BHeUJHHH MexaHHieCKHH BJIHHHHH He 6biJiH nphhhtbi bo bhhmahhe, xoth h3 pa3peuieHHbix npHMep-ob mojkho BHfleTb, hto He ripe/ICTaBJIHJIO 6bl npenHTCTBHH, ec-jih 6bi, HanpHMep, yHHTbiBajiH i H/ipocraTHMecKoe flaBJieHHe. Ohlajanje jeklenega valja na vozičku BOŽIDAR BRUDAR UDK: 536.:621.771.07 ASM/SLA: 12, W23k, PMJ UVOD Gre za študij prenosa toplote z jeklenega bloka v okolico s sevanjem. Pri tem predpostavljamo, da gre za sevanje sivih površin in da so v okolici druga siva telesa z različno orientiranimi ploskvami glede na jekleni blok. Za primer smo izbrali ohlajanje jeklenega valja, ki se nahaja nad vozičkom, ki je prekrit s plastjo šamota. Gre za prenos toplote s površine valja na ravno ploskev končnih dimenzij, ki se nahaja blizu valja. Takšen primer srečamo v železarni Štore. Ulit valj namreč naložijo na poseben voziček in ga porinejo v žarilno peč, da se homogeno pregreje na temperaturo od 800 do 1000° C. Po končanem žarjenju potegnejo voziček z valjem iz peči in ga hladijo na zraku. Da bi postopek pospešili, si pomagajo še s pihanjem na valj s stisnjenim zrakom. Od hitrosti ohlajanja valja je odvisna tudi struktura v valju. Za cilj raziskovalne naloge smo si postavili izdelavo računalniškega programa za prenos toplote pri ohlajanju valja na vozičku. Praktične meritve časovnega poteka temperature na površini valja in vozička so opravili sodelavci železarne Štore, FNT in MI, mi pa smo izdelali še računalniški program za simuliranje ohlajanja valja in vozička. Za začetek smo izdelali dvoimenzionalni model. Z njim smo preizkusili samo metodo in se prepričali, da tudi problem v treh dimenzijah ne bi predstavljal nobenih posebnih težav. Rešitev je zelo zanimiva s stališča matematične fizike, saj obravnava kombinacijo sevalnega in konvekcijskega robnega pogoja v dveh različnih koordinatnih sistemih. S pomočjo računalniškega programa je mogoče variirati fizikalne lastnosti in dimenzije valja in vozička in vnaprej analizirati pogoje ohlajanja pri predpostavljenih emisijskih koeficientih obeh površin. Problem reševanja parcialne diferencialne enačbe za prenos toplote v takih pogojih je nelinearen, pa kljub temu rešljiv z opisano interacijsko metodo. REŠEVANJE TOPLOTNE ENAČBE Problem obravnavamo v dveh dimenzijah: Preko krožnega preseka valja si mislimo napeto cilindrično mrežo, preko pravokotniškega prereza izolir-ne plasti na vozičku pa pravokotno mrežo. Zaradi simetrije problema obravnavamo le eno polovico mreže. Mrežna razdalja na vozičku v obeh smereh naj bo enaka mrežni razdalji pri valju v radialni smeri. Časovni korak v cilindrični mreži določimo s pomočjo sta-bilnostnega kriterija, iz predpostavljenega krajevnega koraka v smeri kota in izbranega krajevnega koraka v radialni smeri. Toplotna prevodnost in specifična toplota naj se ne spreminjata s temperaturo niti pri valju niti pri vozičku. (Iz rezultatov prejšnjih obdelav pa se lahko prepričamo, da temperaturna odvisnost ne bi predstavljala prevelikega problema). Emisijska koeficienta površine valja in vozička sta lahko različna. Okolica naj ima stalno temperaturo, tudi konvekcij-ski koeficient naj bo konstanten. Začetna temperatura v prerezu valja naj bo povsod enaka ali pa naj se spreminja po nekem znanem predpisu. Začetna temperatura v prerezu samotne plasti na vozičku pa naj pada eksponencialno. Okolica ima »črno« površino in je stalno ogreta na temperaturo TOK. Enačba za prevajanje toplote, ki velja znotraj valja dl1 | 1 81 | 1 g2T RO ■ CP 81 dr'7 r' dr' r'2'<9(p2 PR ' 8M Enačbo zapišemo v brezdimenzijski obliki in rešujemo numerično z metodo končnih diferenc. Cilindrična in pravokotna mreža Fig. 1 Cylindrical and rectangular net Vpeljemo referenčno dolžino R0, ki je lahko kar enaka R0 = 1 meter, in referenčni čas T0 = 1 sekunda, da lahko zapišemo enačbo v brezdimenzijski obliki: t = t' V :T = Vpeljemo C = R0 T0 R0R0ROCP cJ PR-T0 "a R0R0ROCP (D PR-T0 Enačbo (1) zapišemo v diferenčni obliki za cilindrični koordinatni sistem (slika 1), v katerem naraščajo indeksi I v smeri kota cp, indeksi J pa v smeri polmera in indeksi K v smeri časa. V točki (I, J) lahko temperaturo v (K + l) trenutku zapišemo v obliki: T(I,J, K+l) = T(I, J, K) + T(I,J+ 1, K)- + T(I,J-1,K)- C \R2 R2(J — l)2- FI: -•(—+ 1 1 + C \ R2 2R2(J — 1) 1 C \R2 2R2(J — 1) + + T(I + 1, J, K) ■ + T(I — 1, J, K)- (J- :R2 • FI2 K c' K C(J- 1)2R2-FFJ I + (2) Pri tem pomenijo R, FI, K brezdimenzijske korake v smereh polmera, kota in časa. Slika 3 Določanje faktorja vidnosti za točke na vozičku Fig. 3 Determination of the view factor for the points on the horizontal plane Enačba, ki velja za središče krožnega prereza Okrog središča prereza valja si mislimo narisani krog1 s polmerom R in uporabimo naslednji izraz: V2T(I,J,K) = 4Tm~^''J'K), pri čemer je Tm srednja vrednost temperatur na krožnici s polmerom R: Slika 2 Določanje faktorja vidnosti za točke na površini valja Fig. 2 Determination of the view factor for the points on the cylindrical surface. T =- * m 2^ T(I,2, K) + T(1,2, K) + T(IKON,2, K) 2-(IKON— 1) 4- K T(I,J,K + 1) = T(I,J, K) I — CR2. + 4 ■ Tm • —(3) CR2 IKRIT Enačba za prevajanje toplote v samotni plasti na vozičk" Mrežni razdalji v vodoravni in navpični smeri naj bosta enaki mrežni razdalji v radialni smeri pri valju. Za ta primer dobimo: r KW 4 T(L,M,K + 1) = T(L,M,K)- ' CW R: + KW -[T(L + l,M,K) + CW = R02ROWCPW PRWT0 Stabilnostni kriterij za diferenčne enačbe Upoštevati moramo kriterije, ki morajo biti izpolnjeni za izračun temperatur po metodi končnih diferenc v enačbah, ki veljajo za notranjost krožnega prereza, za samo središče in za pravokotno mrežo v prerezu samotne plasti na vozičku1. Potrebni pogoj, ki mora biti izpolnjen v enačbi (2): 2 K. C R: . +- (J-l)-Fl- Najbolj neugodna situacija je takrat, ko je J = 2. Zato mora veljati: KsS R-Fl-C 2(FI:+ 1) Odločimo se za enačaj in pri izbrani vrednosti FI določimo največji časovni korak K: K = R2 ■ FI: • R0: ■ RO-CP 2-(FI2+ 1)- PR-T0 . V primeru pravokotne mreže pa mora veljati1: 4 KW žl. K = R:FI2C <-CW R2 2-(l + FI3) oziroma FI2 ^ROWCPWPR- Odločimo se torej, da časovni korak K določimo iz pogoja (6), ki velja za notranjost krožnega prereza. Središče krožnega prereza pa postavlja svojo omejitev. V deferenčni enačbi za izračunavanje temperature v središču mora namreč biti izpolnjen pogoj: Kž CR2 (7) CW R; + T(L — 1,M,K) + T( L,M — 1, K) + T(L,M+1,K)](4) V pravokotni mreži narašča indeks L od zgoraj navzdol, M pa od leve proti desni. (5) (6) CW R2 Za časovni korak v šamotni plasti mora torej veljati: cwr2 KW<-- K-in KW morata biti enaka. Kdaj sta oba pogoja izpolnjena? • Če vzamemo pogoj za valj in izenačimo K = = KW, mora veljati: 1 + FI2~ RO-CP- PRW-2 To pa je v primeru jeklenega valja in šamotne plasti na vozičku vedno izpolnjeno. To pa postavlja dodatne omejitve glede izbire mrežne razdalje FI, ki ne sme biti večja od 1. Če je namreč FI v izrazu za K(5) ravno enak 1, je ravno še izpolnjen pogoj (7). Če pa bi bil FI večji od I, pa pogoja (7) ne bi mogli več izpolniti. Diferenčne enačbe v posameznih mrežnih točkah Točka 1: Uporabimo formulo (2). Točka 4: Uporabimo formulo (3). Točka 12: Uporabimo enačbo (4). Točka 13: Toplotni tok, ki priteka na površino iz notranjosti šamotne plasti, je enak koanvekcijskemu toplotnemu toku, ki odteka v okolico. Temperaturo v točku (L, M, K + 1) izračunamo po formuli: T(L,M,K+ 1) = PRWT(L— 1,M,K+ 1)/R +ALPHA TOK ALPHA+ PRW/R Točka 14: Za temperature v teh točkah velja podoben izraz kot v točki 13: T(L,M,K+ 1) = PRW-T(L, M — 1,K + 1)/R +ALPHA-TOK ALPHA+ PRW/R Točka 16: Odločimo se za srednjo vrednost temperatur v sosednjih točkah: T(L,M,K+1) = [T(L-1,M,K+1) + T(L,M-1, K)]/2 Točka 5: Tudi v točkah 5 bi želeli uporabiti enačbo (2) oziroma (4). Pri tem pa se pojavi težava: potrebovali bi temperaturo v točki, ki pa leži že za eno mrežno razdaljo stran od roba valja oziroma vozička. Te namišljene (fiktivne) vrednosti pa lahko izračunamo iz znanega izraza za toplotni tok, ki priteka na rob iz notranjosti. Ta pa je odvisen od emisijskega koeficienta površine valja, vozička in okolice, pa tudi od konvekcijskega koeficienta. Ker gre za sevanje sivega telesa, si oglejmo nekoliko podrobneje, katere zakonitosti veljajo v točkah 5. Predpostavljamo, daje krožni obod prereza valja sestavljen iz mnogokotnikov s stranico R0 ■ FI. Krožnica naj predstavlja del včrtanega kroga v mnogokotniku. Na ta način problem nekoliko poenostavimo, kar je tudi smiselno, saj uporabljamo metodo končnih diferenc. Mrežna točka se nahaja v sredini te stranice mnogo-kotnika. Tudi posameznim točkam na površini vozička pripadajo posamezne daljice z dolžino R. S ploskvice A; odteka toplotni tok, ki je sestavljen iz sevalnega toka (sivo telo) in odbitega sevanja, ki pade na to ploskev z drugih ploskvic. Naj bo B, gostota sevalnega toplotnega toka, ki izhaja iz ploskvice i: B, = 6iaTf + (1 - Bi) ■ [Z F,j • Bj + a-TOK4- Fok.,] (8) j-i EjaTf predstavlja gostoto sevalnega toka zaradi temperature ploskvice, pri kateri znaša emisijski koeficient E; 1 — Ej je koeficient odbojnosti. Sevanje, ki se odbije od ploskvice i, prihaja iz drugih ploskvic j. Pri vsem tem smo predpostavili naslednje: — emisijski koeficient Ej ni odvisen od valovne dolžine, — gre za difuzni odboj, — temperatura se na majhni ploskvici nič ne spreminja. Tisti del toplote, ki jo »odnese« konvekcija, ne vpliva na gostoto sevalnega toka, ki bi padel na sosednje ploskve. Fi,j — faktor vidnosti Po definiciji predstavlja F, j med ploskvama A, in A, tisti del sevanja, ki ga oddaja ploskev A, in ga sprejme ploskve Aj Velja: A, • F j = Fj i • Aj. Toplotni tok, ki odteka s ploskve j, je Bj- A,. Če to pomnožimo še s Fjj, dobimo toplotni tok, ki ga je pre-stregla ploskev i. V gostoti toka bi se to poznalo kot B.A.-F,, B, A l- .3 ker je A, ■ Fj, = A, • F|j. Prav zaradi tega lahko tudi zapišemo prvi člen v oglatem oklepaju FLJ • BJt ki predstavlja gostoto, ki pade na ploskev i s ploskve j. Seveda pa pade na ploskev i tudi sevanje iz okolice. Poleg ploskvic na valju in na vozičku moramo upoštevati še okolico. V zaprtem prostoru, ki ga omejuje n ploskvic, mora veljati: Ž F—1 (9) j-1 Iz te relacije lahko določimo tudi Foki, ki predstavlja del sevalnega toka, ki ga seva okolica s temperaturo TOK (ki je črna) in ki pade na ploskev i. Fok i določimo iz enačbe (9). V našem primeru smo si predstavljali, da imamo na površini valja IKON ravnih ploskvic, ki ustrezajo stranicam z dolžino R0 • FI oziroma R, če gre za površino vozička. Teh je pa MKON. Oboje se nanaša na del valja in vozička na desni strani simetrale po sliki 1. Upoštevati je treba naslednje: Ploskvice na valju se med seboj ne »vidijo« in zato je Fi j = 0, če pomenita indeksa i in j par ploskvic na valju. Prav tako ploskvica i na valju ne »vidi« vozička, če je i večji od I KRIT. Tudi ploskvice na vozičku se ne »vidijo« med seboj in ne »vidijo« tistih ploskvic j na valju, pri katerih je j večji od 11 ali 12. V vsakem primeru pa je Fok ¥= 0, pa naj velja za ploskev na valju ali pa na vozičku. Vedno ga lahko izračunamo iz formule (8). Če pa upoštevamo še konvekcijo, zapišemo izraz za celotno gostoto toplotnega toka, ki izhaja iz ploskvice i, takole: C i = £,crT4 + (1 — E|) • [2 Fj j • B; + a • TOK4 • Fok J + + ALPHA (T,— TO K) (10) Prvi člen v enačbi (10) predstavlja gostoto toplotnega toka, ki ga seva ploskev i zaradi temperature ploskve T|, drugi člen predstavlja gostoto odbitega sevalnega toka, ki prihaja iz okolice, tretji člen za gostoto toplotnega toka, ki ga »odnaša« konvekcija. ALPHA pomeni konvekcijski koeficient zaradi prisilne konvekcije pri pihanju s stisnjenim zrakom. V enačbi (10) je zapisan izraz za gostoto toka le za eno ploskvico z oznako i, ki naj leži bodisi na valju ali na vozičku. V resnici bi morali zapisati toliko enačb, kolikor točk je na sliki 1 označenih s številko 5. Če bi bile temperature na površini in v okolici znane, bi lahko iz takšnega sistema (IKON + MKON) enačb izračunali gostote sevalnih toplotnih tokov B;, saj gre za sistem linearnih enačb. Izraz v oglatem oklepaju v enačbi (10) pa lahko zapišemo zaradi preglednosti takole: Hei = 2 Fi.j' Bj + a • TOK4• Fok ; j Tudi izraz za B, v enačbi (8) potem lahko zapišemo takole: Bi = Ej • o • T4 + (1 — Ej) • HB| Izraz za HBi predstavlja ves sevalni toplotni tok, ki pade na ploskev i iz okolice. Ta tok, pomnožen z emisijskim koeficientom ploskve i, pa predstavlja toplotni tok, ki skuša teči v material preko ploskve i. Ker gre v našem primeru za ohlajanje, pričakujemo, da iz notranjosti valja ali vozička doteka toplotni tok na površino. Označimo ga z Dr Zapišemo ga pa takole: D, = EjOT4 — £,• HBi + ALPHA (Tj — TOK) (11) Prvi in tretji člen v enačbi (11) sta gostoti toplotnega toka, ki dotekata iz notranjosti valja (vozička) na površino in se širita potem v obliki konvekcijskega ali sevalnega toka. Drugi člen ima negativni predznak, saj je to tisti del sevalnega toka, ki iz okolice vdre preko površine in teče v notranjost. Spet velja trditev, da bi takšnih izrazov lahko zapisali prav toliko, kolikor imamo površinskih mrežnih točk z oznako 5 po sliki 1. Levo stran (11) pa zapišemo za točke na valju takole: D = PR T(I,JKQN-I)-T(I,JKON + I) = prT;-T: 2■R ' 2R ' pri čemer pomeni T; temperaturo v točki, ki leži za eno mrežno razdaljo R pod točko i v notranjosti valja, T." pa temperaturo v fiktivni točki, ki bi ležala v oddaljenosti R nad valjem. Če to vstavimo v enačbe (11), dobimo izraz, iz katerega lahko določimo fiktivne vrednosti T": PR, (1 — Ej) ,rj.> _ y_ _g_L ALPH A 2 • R ■ Ej ' ' ' 1 Ej •(l-Ej)-(Tj-TOK) (12) Za točke na površini šamotne plasti na vozičku bi zapisali izraz, ki bi bil podoben enačbi (12), le da bi ustrezno morali upoštevati toplotno prevodnost šamota PRW oziroma emisijski koeficient na površini vozička. Če pa želimo študirati sevanje črnega telesa, določimo fiktivne vrednosti T" iz enačbe (13): — T") = aTf — Fok j • TOK4 + + ALPHA(Tl-TOK)-2F1.ra-TJ4 (13) j Reševanje obeh sistemov enačb bomo opisali nekoliko pozneje. Zdaj se ponudimo še nekoliko pri izračunu faktorjev vidnosti (view factor). Faktor vidnosti v treh dimenzijah Fjj Po definiciji je to del sevalne moči, ki jo oddaja ploskev i in sprejme ploskev j (slika 4). Naj bosta ploskvi A; in A, majhni v primeri z njuno medsebojno razdaljo r. Kot Pi naj bo kot med normalo na ploskev A, in zvez-nico, kot (3, naj bo pa kot med normalo na ploskev A, in zveznico. /Aj Seveda pa je sevalni toplotni tok, ki pade na ploskev j, odvisen od orientacije te ploskve na smer žarkov. Celotni toplotni tok, ki pade na ploskev Aj je torej sorazmeren z A,, pomnožimo s cos(3j (kot med normalo na ploskev A, in zveznico i—j). Iz ploskve A, torej seva celotna moč B,-A„ kar pomeni, da smo gostoto toplotnega toka pomnožili s ploskvijo. Ta produkt pride v imenovalec izraza: Ploskev seva celotno. p _ AjJj cosfti Qjj cosPj J, cosPj cos(3, A, 'J B;A, B, V F,, je torej razmerje med sevanjem, ki ga ujame ploskev Aj, in tistim, ki ga emitira ploskev A;. Če bi ploskev A, postavili vodoravno v središče pol-krogle in integrirali po vsej polkrogli, bi to pomenilo, da bi dobili i Fi.i-1, j=l saj bi polkrogla ujela prav vse sevanje iz ploskvic Aj5 ki sijih mislimo razporejene po površini polkrogle. Sledi: I _ f 2 J, • cos (p • I • 2nr • sin tp • r • dtp J B,r2 oziroma Bj = Jj-ji Tako smo prišli do običajnega izraza za faktor vidnosti _ cos P, cos [3 j Aj ki ga je mogoče najti tudi v literaturi2 3. Slika 4 Faktor vidnosti v treh dimenzijah Fig. 4 View factor in three dimensions Moč, ki jo oddaja ploskev A, naj bo v vseh smereh enaka. Gostota toplotnega toka na enoto prostorskega kota naj bo J,. Če je med normalo na ploskev A, in zveznico med i in j kot |3„ lahko zapišemo toplotni tok, ki odteče proti j, kot: 0= J,-cos p,-O,j, pri čemer je fi,, prostorski kot, pod katerim je mogoče videti ploskev j s ploskve A,. Faktor vidnosti v dveh dimenzijah Fij Ploskve A, in A, nadomestimo z daljicami z dolžino s, in Sj (slika 5). Celoten izračun poteka tako kot v treh dimenzijah, razlika je le v kotu to, ki zdaj ni več prostorski kot. P _slJ|Cosfti-a);|-cos[31 B, ■ S; P J,-cosp,sj-cosPi Če postavimo daljico s, vodoravno in v središče polkroga in integriramo po vsem polkrogu, dobimo: n lF,= l j-i oziroma: I f 2 J, cos(p-r-d

noTOJiKa, TaK»e ynHT-biBajiH pacnpenejieHHe coceaHHX 6jiokob, a TaK»e h3 b33hm-Hoe BJiHflHHe (fleffcTBHe TeHeii). ABTep CTaTbH yBepeH, hto 6y-ziet b03mo»HOCTb 3tot npouecc onncaTb jTyHine, TaK hto pe-3yjibTaTbi, onncaHHbie b stoh pa6oTe 6wjih 6bi 6jiH»ce (J)3kth-HeCKOH CHTyaiIHH. Tehnične novice O RAZVOJNIH MOČNOSTIH JEKEL IN NEKATERIH POSEBNIH ZLITIN TER POSTOPKOV ZA NJIHOVO IZDELAVO, ULIVANJE IN PLEMENITENJE F. Vodopivec, O. Kiirner in A. Lagoja, F. Grešovnik in A. Rodič, S. Senčič in F. Vizjak 1. UVOD Sodobne statistike kažejo, da se proizvodnja jekla po približno parabolični krivulji približuje v vsaki državi neki optimalni vrednosti, ki je kompromis med porabo, gospodarsko proizvodnjo in politično neodvisnostjo (1). V zapadnih državah, kjer je proizvodnja zrastla preko naravnih potreb in odkoder se je veliko jekla izvažalo v države v razvoju v surovem stanju in v obliki strojev, naprav in konstrukcij, pa proizvodnja celo pada. Objektiven pregled statistik pa odkrije, da zmanjšanje količine proizvedenega jekla ne pomeni tudi enakovrednega padca dejanske porabe jekla kot gradiva. To lepo pokažeta dva primera. Z uvedbo kontinuirnega litja se je izplen pri proizvodnji jekla dvignil v zadnjih 15 letih od okoli 78 na 92 %. Zato je sedaj pri enaki teži jekla, ki je ulito iz peči, na-voljo 14 % več valjanih proizvodov kot popreje, ko se je jeklo ulivajo v bloke. Po vojni je imelo varivo jeklo za nosilne konstrukcije mejo plastičnosti največ 350 MPa, danes imamo variva jekla za iste namene z mejo plastičnosti 700 MPa ali celo blizu 1000 MPa (si. 1) ob povečani žilavosti in nižji prehodni temperaturi žilavi krhki lom. To pomeni, da so jeklene konstrukcije dvakrat lažje in se zanje porabi dvakrat manj jekla. Zelo je pomembno, da se enaka trdnost dosega pri nižjem ogljiku, to pa zniža temperaturo 200 1000 I ; 8oo > > \ 600 > J i. J 400 ) 200 Rastejo M,P,T,Ž in razmerje MP/T Žilavost pri -20°C od 20 na 100J 5t E 530 S! E 500 vžTSt E4«0 StE460 St E355 St 52-3 ( poboljšano v vodi termomehanicno valjano ali poboljšano . na zraku normalizirano S St37 3 ''SI 34 ] vroče valjano "0 200 400 600 800 1000 1200 Raztržna trdnost MPa 1400 Slika 1 Evolucija trdnosti varivih gradbenih jekel od leta 1960 naprej. O o 160 o 120 C o O B cn o "P e H s 2 80 40 Vsa jekla MP1 > 350 M Pa -"--Stih-3 ^^StE355 ^StE 355 (of Shore) i ' i 0,10 0,15 Vsebnost C 0,20 Predavanje na 36. Posvetu o metalurgiji in kovinskih gradivih. Portorož, 2. in 3. oktober 1986 Slika 2 Odvisnost med količino ogljika in minimalno temperaturo predgrevanja za jekla iz istega trdnostnega razreda. predgrevanja pri varjenju in tudi sicer poveča varivost jekla (si. 2). V razvitih državah se je uporaba sodobnih jekel z veliko trdnostjo že močno uveljavila. Pri avtomobilu je mogoče na primer z uporabo visokotrdnih jekel prište-diti do 20 % na teži pri enaki trdnosti in togosti (3, 4, 5). Podobno velja tudi pri gradbenih konstrukcijah, kjer napredek temelji na izkoriščanju večje trdnosti in varnejšega dimenzioniranja na osnovi metod lomne mehanike. Pri nas pri uporabi visokotrdnih jekel nekoliko zaostajamo za razvitimi državami praktično na vseh področjih. Še posebej velja to za SR Slovenijo, kjer je struktura industrije taka, da porabi premalo plemenitih jekel, tudi jekel iz programa proizvodnje SŽ. V SŽ se že danes po sodobnih metodah uspešno proizvaja velika večina jekel, ki so temelj sodobne elektro in strojne industrije v razvitih državah, od visokotrdnih pločevin, preko jekel za hladno in vroče kovanje, avtomatnih jekel, jekel za termično obdelavo, orodnih jekel in drugih, poraba v SR Sloveniji pa je še preveč usmerjena v masovne kvalitete. Zato je potrebno, da se izvrši prestrukturiranje porabe jekla v prid uporabe večjega deleža plemenitih jekel v vseh vejah kovinsko predelovalne in strojne industrije. Položaj jekla kot osnovnega gradiva za te veje industrije ni ogrožen tudi v bodočnosti (1), tudi ni položaj jekla ogrožen v avtomobilski industriji (3, 4, 5), kjer se pričakuje, da bo z uvedbo novih materialov, predvsem pa z večjim deležem uporabe jekel z visoko trdnostjo v avtomobilu bodočnosti material na osnovi železa predstavljal 50 do 55 % celotne teže. Za primerjavo povemo, da je v sedanjem Golfu teža delov iz železovih materialov okoli 68 %. Ker je zagotovljeno, da bo jeklo tudi v bodočnosti osnovno gradivo kvalitetne industrije strojev in naprav, ker imamo znanje in izkušnje, je upravičeno, da se načrtuje razvoj proizvodnje jekla v SR Sloveniji v že sprejeti smeri povečanja količine tistih vrst jekla in izdelkov, za proizvodnjo katerih je potrebno več znanja in dela in pri enaki teži prinašajo večji zaslužek. Železarji priča- kujemo, da v bodočnosti poraba jekla v SR Sloveniji ne bo več capljala za proizvodnjo, temveč da bodo prav porabniki silili železarje k osvajanju novih in bolj kvalitetnih materialov, ne pa da bo narobe kot do sedaj. Na teh spoznanjih sloni tudi načrtovanje razvoja proizvodnje novih materialov v SŽ, kjer bomo nadaljevali z usmeritvijo, ki nam bo zagotavljala gospodarno proizvodnjo kvalitetnih jekel, prilagojeno možnostim prodaje doma in v izvozu. Zavedamo pa se, da je potrebno še bolj intenzivno kot do sedaj razvijati nove materiale in tehnologije, ki bodo naše proizvode napravili bolj trdne, bolj odporne proti koroziji in obrabi ter sposobne za gospodarno uporabo v novih napravah in tehnologijah, ki se bodo še razvile na vseh področjih uporabe jekla. 2. IZHODIŠČE V tuji strokovni literaturi najdemo številne podatke o razvoju materialov in tehnologij za bodočnost, nekatere vire smo že omenili, druge pa še bomo v nadaljevanju tega sestavka. Ministrstvo za raziskave in tehnologijo ZR Nemčije navaja v posebni brošuri (6), da ima ZR Nemčija tradicionalno močan položaj na področju kon-vencionalnih konstrukcijskih materialov, ki so temeljnega pomena za industrijo strojev, prometnih sredstev, procesne in investicijske opreme, energetiko in gospodinjske naprave, da pa bo ta položaj mogoče ohraniti samo z intenzivnim lastnim razvojem materialov, ker se je težko enakovredno vključiti v sodobne mednarodne projekte. Podpiralo bo samo uporabno usmerjene osnovne raziskave na omejenem številu projektov, ki bodo hitro uresničene v proizvodnji. Ministrstvo zagotavlja za vse projekte le 50 % finansiranja, drugo mora prispevati industrija, razen če gre za popolnoma nove ideje, za uresničitev katerih je potrebno nadpoprečno veliko osnovnih raziskav. Z obveznim sofinanciranjem se zagotavlja, da industrija usmerja raziskave in ne dovoljuje, da bi svrha dela postala predvsem obogatitev bibliografije raziskovalcev. Pri sestavi plana raziskovalne dejavnosti za obdobje 1986—1990 smo v RSS izhajali iz drugačnih načel in le za cca 1/5 programa, ki se financira iz PoRSov, vpeljali sofinanciranje kot kriterij za pridobitev sredstev zbranih s prispevno stopnjo. Tudi sicer smo relativno malo gledali na utrditev položaja klasičnih proizvodenj. Danes je 5 posebno prodornih smeri v raziskavah novih materialov: keramika, metalurgija prahu, kovinski visokotemperaturni in posebni materiali, novi polimeri in kompoziti. Težišče razvoja novih materialov naj bi bili: trdnost pri visokih temperaturah, visoka konstrukcijska trdnost in togost v širokem intervalu temperature, visoka obrabna in korozijska odpornost. Nove lastnosti je mogoče doseči z novimi Iegirnimi kombinacijami in z novimi postopki izdelave oziroma z dopolnili klasičnih postopkov, ki jih omogočajo nove ideje in računalniško krmiljenje proizvodnih naprav. 3. RAZVOJ V SVETU Metalurgija prahu Metalurgija prahu ima pomembno mesto v načrtih razvoja (6, 7, 8, 9, 10). Če je bilo gibalo razvoja metalurgije prahu v preteklosti predvsem točnost oblike ter pocenitev zaradi zmanjšanja obdelave, se danes izpostavljajo druge prednosti, na primer možnost izdelave gradiv iz sicer nezdružljivih sestavin, npr. pseudozlitin iz kovin in oksidov, ter velika homogenost in majhna zrna zaradi hitrega strjevanja. Ti dve prednosti olajšujeta tudi uveljavitev metalurgije prahu na področju jekel. Pseudozlitina na osnovi niklja in oksida ima mnogo večjo trdnost pri temperaturi nad 900"C od prave zlitine (si. 3). 200- Trdnost pri 1000°C 100 o CL 80 S. 60 tn o 1 o. 40 o z Psev doz litina Inconel MA 754 MAR M 509 Konvencionalna zlitina 20 10 100 Čas do zloma , ure 1000 Slika 3 Čas od zloma pri različni obremenitvi pri 1000° C za nikljevo zlitino in pseudozlitino. Posebno bodočnost se pri tem obeta materialom iz hitro strjenih prahov, ki jih je mogoče izdelovati z velikostjo zrn v razponu od desetinke do nekaj mm. Predvideva se celo možnost, da bi preko prahov in hitrega strjevanja prišli v področje polikristalov z velikostjo zrn v razponu 10 do 100 nm, kjer bi imeli cca 1018 zrn/cm1 in bi bile lastnosti materiala odvisne od kristalnih mej, ne pa od urejene notranjosti zrn (12). Drago zgoščevanje zlitin v vroči izostatski stiskalnici je doslej oviralo prodor metalurgije prahu v področje jeklenih gradiv. Izgleda, da bo to mogoče preseči, ko se bo uveljavil nov postopek zgoščevanja prahov s kovanjem v kontejnerjih. Visokotemperaturni in posebni materiali Razvoj gre v dveh smereh: v razvoj novih sestav, s katerimi bi dosegli boljše mehanske in korozijske lastnosti pri visokih temperaturah, ali napravili materiale cenejše in v razvoj postopkov, ki bi omogočili, da se konstrukcijski deli izdelajo po postopkih, ki zagotavljajo večjo homogenost, na primer v težkih izkovkih za energetiko. Cilj je dvigniti delovno temperaturo standardnih jekel, ki se sedaj uporabljajo v termo in jedrski energetiki nad 565°C, austenitnih jekel nad 800°C in superzlitin nad 1050°C. V viru 7 najdemo podatek, da je dvig delovne temperature v turbinskih lopaticah letalskih motorjev za 70° C omogočil, da se je pri letalih izboljšalo razmerje potisk/teža za 40 %. V nikljevih zlitinah se je v zadnjih 20 letih dvignila delovna temperatura za 100 urno trdnost pri napetosti 140 M Pa od 850 do 1100° C. Nič ne kaže, da seje razvoj ustavil. Napredek se išče v monokristalih, v usmerjenem strjevanju, v bolj obstojnih mikrostrukturah, v pseudozlitinah, v uporabi intermetalnih spojin, v kom-pozitih, ki so ojačeni s kovinskimi ali karbidnimi vlakni, pa tudi v keramiki. Vendar pa je potrebno razvijati tudi klasične materiale. Na primer termoenergetske naprave so vedno večje. Potrebni so čedalje večji odkovki za rotorje in gredi in najti je potrebno jekla, ki bi zagotavljala zadostno žilavost tudi v jedru turbinskih rotorjev s premerom 1,5 m (13). Predvideva se, da so možnosti niklja in kobalta kot matičnega elementa superzlitin za visoke temperature skoraj izkoriščene, saj dosega delovna temperatura pri monokristalnih turbinskih lopaticah in pseudozlitinah do 85 % solidusa, zato se iščejo druge nosilne kovine z višjim tališčem. Na žalost imajo molibden, tantal in vol-fram, ki imajo tališče nad 2500°C, majhno korozijsko in oksidacijsko odpornost. Zato se veliko dela usmerja v keramiko, predvsem silicijev nitrid in karbid, pa tudi Al;Oj in Zr02. Pričakuje se, da bo mogoče za visoko-temperaturne namene izkoriščati tudi intermetalne faze, ki so po svoji fizikalno kemijski naravi med kovinami in oksidi. V materialih za visoke temperature je najbolj poznana y' faza, ki je temelj utrditve nikljevih superzlitin. Daje faza lahko nosilna matica novih zlitin, so dokazali v ZDA, kjer so razvili zlitine LROAA (long range ordered advanced aluminides), pri katerih je pri 800°C meja plastičnosti na istem nivoju kot v visokotrdnih konstrukcijskih jeklih pri sobni temperaturi (si. 4) in so uporabne še pri' 1400° C (10). in pseudozlitino nost med procesi tvorbe izločkov in odprave deforma-cijske energije iz jekla. Na si. 5 je shematično prikazan trend razvoja konti-nuirnega litja trakov (14). Za ulivanje trakov s hitrostjo nad 6 m/min (to je meja konvencionalnega konti litja blumov in slabov) se razvija več sistemov. Trak se uliva na enega ali med dva valja (si. 6) in se nato toplo pred-valja, ali pa navija in hladno izvalja na mero. Žica se uliva v livno kolo in nato direktno valja na končno mero. Drugi postopek za izdelavo tudi debelejših profilov s fino strjevalno strukturo je tako imenovano pršilno ulivanje (Spriihgiessen, sprayforming), pri katerem na podlogo nanašajo kapljice staljene ali testaste kovine z velikostjo od 0,01 do 10 mm (si. 7). Velika hitrost strjevanja omogoča, da se dosega drobna mikrostruktura brez izcej. Podobne rezultate se dosega z zaporednim navarjanjem tankih slojev. Pri firmi Thyssen v ZR Nemčiji izdelujejo na ta način surovce za težke dele naprav (si. 8). Z zaporedno depozicijo se dosega tudi termična obdelava spodnjih slojev, zaradi tega ni potrebna posebna končna termična obdelava. Ekonomika se do- 1000- Smer razvoja Amorfne kovine 6m/min n>20m/min Vlivanje žice o Naprave s pla- narnim tokom + Hazelett naprave i_i_ \)J 1 10 100 1000 Debelina, mm Slika 5 Shematično nakazana smer razvoja konti litja trakov. y tn O d o v s. 01-1-1-1-1-1- u 200 400 600 800 1000 Temperatura °C Slika 4 Odvisnost med temperaturo in mejo plastičnosti za različne zliti' ne na osnovi faze NijAl. 10000 Velja še omeniti, da so z optimalnimi legirnimi kombinacijami razvili legirana jekla, ki se po mehanskih lastnostih približujejo zlitini Incolloy 800, so pa mnogo bolj odporna proti atmosferam bogatim z žveplom in CO ter zato primerna za naprave za vplinjanje premogov (13). Hitro strjeni materiali Razvoj v tej smeri sloni na dveh prednostih: zmanjšanje zrn je edini način, da se istočasno povečata trdnost in žilavost in da predelavnost tudi materialom, ki so nepredelovalni v hladnem, če se izdelajo po klasičnih tehnologijah. Hitro strjevanje se uveljavlja v širokem razponu hitrosti ohlajanja, od 10°C do 1060C/sek, kolikor je potrebno za izdelavo amorfnih kovin, ki so včasih poimenovane tudi kovinska stekla. Pri konstrukcijskih jeklih je mogoče doseči zmanjšanje zrn s termo-mehanično obdelavo, ki izkorišča za ta namen soodvis- Slika 6 Shema vlivanja širokih trakov med dva valja. sega z boljšimi lastnostmi, manjšo težo zaradi večje homogenosti in boljših lastnosti pri velikih presekih, z zmanjšanjem stroškov za termično obdelavo in z večjim Slika 7 Shema pršilnega vlivanja trakov. Varilna žica Varilni prašek Odsesavanje praška Žlindra izkoristkom materiala, posebno še, ker se lahko paralelno izvrši še platiranje s korozijsko odpornimi materiali. Naslednja kvalitetna stopnja je ulivanje trakov z debelino od nekaj mm do nekaj desetink mm in s hitrostjo strjevanja do 1040C/sek. Pregled nekaterih postopkov je v tabeli 1. Tu se dosegajo mikrokristalinične strjeval-ne mikrostrukture. Poroča se na primer, da je tako izdelan trak 200 x 0,1—0,4 mm iz jekla s 6,5 % Si mogoče hladno valjati, medtem ko se sposobnost za hladno valjanje pri konvencionalni izdelavi ustavi že pri okoli 3,5 % Si (17, 16). Poroča se tudi o možnostih, da se tako doseže hladna predelavnost pri materialih, ki so nepredelavni zaradi karbidov, npr. močno legiranih jeklih in celo sivi litini (7). Zadnja kvalitetna stopnja so amorfne kovine. Da bi se preprečilo kristalinično strjevanje, so potrebne hitrosti strjevanja nad 106 0C/sek. Po sedanjih spoznanjih je mogoče amorfno strjevanje doseči v zlitinah evtektične-ga tipa, ki vsebujejo mnogo elementov, ki znižujejo tališče, predvsem bora. Kovinska stekla se odlikujejo po zelo visoki meji plastičnosti, abrazivni trdnosti, korozijski odpornosti in trdoti, vendar lahko kljub temu prenesejo precejšnjo hladno deformacijo s tlačenjem, zato jih je mogoče hladno valjati. Predvsem pa se odlikujejo po magnetnih lastnostih in tu so tudi sedaj področja uporabe. Zanimivo je, da je prav odkritje, da imajo amorfne kovine lastnosti, ki presegajo tiste pri elektropločevi-nah in nikljevih zlitinah, močno pospešilo razvoj elek-tropločevin. Danes so razvite elektropločevine iz jekla s 3 % Si in kontrolirano velikostjo magnetnih domen, ki se dosega z lasersko obdelavo površine in ki imajo podobne magnetne lastnosti kot kovinska stekla, kar se lepo vidi na sliki 9. Ogrevanje Slika 8 Shema izdelave rotacijsko simetričnih kosov z navarjanjem iz tankih slojev. Indukcija, T Slika 9 Lastnosti nekaterih sodobnih orientiranih elektropločevin in amorfnih zlitin. Tabela : Vlivanje tankih jeklenih trakov Firma Postopek Dimenzija Opomba Alleghemi Ludlum Alleghemi Ludlum Allied Corporation C & M IRSID Kawasaki Kobe steel Nippon steel Nippon Metal vlivanje na 1 valj vlivanje na 1 valj vlivanje na 1 valj vlivanje med 2 valja vlivanje med 2 valja vlivanje med 2 valja vlivanje med 2 valja vlivanje med 2 valja vlivanja na 1 ali med dva valja 300 x 1—2 mm 600 x 1—2 mm 1800x0,25 do 5 mm 300 x 1 do 25 mm 200 x 1 do 25 mm 200x0.1 do 0.4 mm 270 x 1 do 2 mm 200 x 1 mm 315 x 1 do 3 mm proizvodnja projekt, 4,5 t projekt pilotna naprava pilotna naprava proizvodna naprava pilotna naprava pilotna naprava pilotna naprava RGO-regular grain oriented HGO-high permeability grain oriented LS-laser scribing RGOO,23mm HGOO,23mm HGOO,23mm LS 0,02-0,03 mm H^00,15mm HGOO,15mm LS, kemijsko poliran Razvoj standardnih jekel V to skupino spadajo različne vrste jekel, ki so danes v proizvodnji in bodo še naprej v uporabi pod pogojem, da bodo lahko parirala poostrenim kvalitetnim zahtevam, ki jih bo prinesel razvoj novih in napredek konvencionalnih tehnologij predelave, pa tudi večjim kvalitetnim zahtevam, kot je bilo že omenjeno za jekla za termoenergetiko. V raznih virih najdemo precej podatkov o tem, katera standardna jekla je potrebno dalje razvijati (11, 13, 17, 18, 19). Navedene so naslednje vrste jekla: mikrolegirana feritna in perlitna v ploščah, trakovih in profilih, nerjavna z visoko trdnostjo in su-perferitna z veliko duktilnostjo (tem se celo obeta, da bodo sčasoma nadomestila velik del austenitnih nerjavnih jekel), jekla za avtomate, jekla za hladno, toplo in vroče kovanje, orodna jekla, jekla za visokotemperatur-no cementacijsko odporna proti notranji oksidaciji, konstrukcijska variva jekla z visoko trdnostjo in odporna proti pregretju in koroziji, nerjavna jekla odporna proti ogrevnim medijem, jekla odporna proti obrabi in jekla za elektropločevino. Razvoj tehnologij Na področju valjarništva se predvideva uveljavljanje procesnega vodenja vseh faz predelave: od segrevanja, preko valjanja, do ohlajanja s ciljem, da se optimalno izkoristijo vse možnosti, ki jih dajo sestava, strogo krmiljen proces vroče deformacije in optimalno izkoriščanje mikrostrukturnih procesov med valjanjem in po njem za povečanje trdnosti in žilavosti. Predvideva se, da se bo valjanje nadaljevalo v smeri linijskih prog s kompaktnimi bloki, v posebnih primerih pa tudi v kombinaciji kovaško valjavskih linij. Veliko se dela na konti induktivnem in uporovnem segrevanju gredic, s čemer bi dosegli veliko zmanjšanje energije, ki se porabi za segrevanje, bilo pa bi tudi manj izgube zaradi škajanja. Končni cilj je seveda »on line« valjanje, torej valjanje v spregi s konti ulivanjem, ki je na primeru žice že doživelo industrijsko aplikacijo (15). Intenzivno se bo dalje razvijalo izkoriščanje entalpi-je vroče valjanega jekla za termično obdelavo. To se sedaj široko uporablja pri žici in trakovih, zato se bo razvoj usmeril na profile. Predvideva se tudi razširitev »on line« sistemov za kontrolo napak površine na vročem in hladnem jeklu, da bi se tako uspešneje pariralo zahtevam po izboljšavi površine valjanih proizvodov. Bolj in bolj bo v proizvodnji potrebno spreminjati miselnost od »preverjali bomo kvaliteto po izdelavi« v »zagotovimo kvaliteto med izdelavo«. Pri termični obdelavi se širi delo v vakuumu, v varovalnih atmosferah in v konti linijah z računalniškim krmiljenjem. Predvideva se, da bo počasi termična obdelava v lebdečem sloju izpodrinila solne kopeli za popuščanje in celo solne kopeli za austenitizacijo, ker nudi enake možnosti segrevanja in ni ekološko vprašljiva. Med kemotermičnimi postopki zaščite se predvideva širjenje metod na osnovi naprševanja in depozicije in še posebej jonske implantacije. Veliko se obeta od laserske termične obdelave površine, ki je v ZDA že posegla celo v specializirano množično proizvodnjo. Na področju kovanja se predvideva močan razvoj avtomatizacije, kontroliranega kovanja in kovanja z ožjimi tolerancami, ki zahteva manjšo mehansko obdelavo in troši manj materiala. V zvezi s tem se že piše o možnosti toplega kovanja pri temperaturah, kjer je jeklo že mehkejše, pa še ne škaja. S tem postopkom bi bilo mogoče združiti nekatere prednosti vročega in hladnega kovanja. 4. RAZVOJ MATERIALOV IN TEHNOLOGIJ V SŽ Pri planiranju razvoja na tem področju je potrebno upoštevati, da imajo SŽ proizvodni program, za katerega je danes in bo tudi v bodočnosti zagotovljeno tržišče doma in v tujini in je dokaj usklajen znotraj države, jeklo pa ostaja tudi za bodočnost temeljno gradivo velikega dela industrije. Tehnološko znanje in oprema, ki je že, ali bo kmalu na voljo, omogočata, da proizvodnja poseže močneje tudi v zlitine elementov železove skupine niklja in kobalta, kjer smo se do sedaj omejevali le na maloserijsko proizvodnjo. Zato moramo naše raziskovalno in razvojno delo usmeriti v obeh smereh, delati na napredku sedanjega programa in razvijati izdelke in znanje, ki bo potrebno pri osvajanju popolnoma novih materialov. Razvoj proizvodov Program jeklenih proizvodov ostaja v glavnem nespremenjen, torej v metalurškem delu SŽ profili in žica, pločevina, trakovi, različne litine, izkovki, valji in varilni material. Na področjih profilov in žice se program ne bo spremenil, več poudarka bo dano oplemenitenju površine in razvoju jekel, za katera predvidevamo, da bodo pomembnejša za nove predelovalne tehnologije, od jekel za vse postopke kovanja, preko jekel za kemotermi-čno obdelavo površine do jekel za avtomate in za vezne elemente. Pri ventilskih jeklih je že osvojen najsodobnejši program in tudi homologiran v tujini. Ta jekla se bodo še naprej razvijala, da jih bo mogoče plasirati najbolj uglednim proizvajalcem avtomobilov v tujini. Podobno velja za orodna ledeburitna in brzorezna jekla, kjer se načrtuje proizvodnja vsega razpona dimenzij od izkovkov za velika orodja do vlečenih palic za valjanje svedrov. Tudi na področju utopnih jekel se načrtuje, da se bo ohranjal visok kvalitetni nivo. Na področju debele pločevine se predvideva osvajanje jekel z višjo trdnostjo, predvsem mikrolegiranih, da bi obvladovali razpon meje plastičnosti od 400 do 1000 MPa ter proizvodnjo jekel odpornih proti raznim oblikam korozije, tudi nerjavnih in platiranih. Za vse te pločevine se bodo proizvajala sodobna varilna sredstva. Iz programa trakov se bodo stalno umikala mehka jekla na račun nerjavnih in jekel za elektropločevine — tudi orientiranih. V SŽ si bomo prizadevali, da obvladamo kompleten program valjev, od kovanih za hladno valjanje kovin, preko po-ljeklenih za vroče valjanje kovin, do valjev za različne namene uporabe: od tekstila do prehrambene industrije. Svoje mesto želimo razširiti tudi na področju materialov odpornih proti obrabi, od plošč, preko ulitkov do elektrod. Končno načrtujemo tudi osvajanje novih kvalitet grafitnih litin ter konstrukcijskih in nerjavnih litin, posebno nerjavnih litin za armature in energetiko. Razvoj tehnologij Potrebne so rekonstrukcije naprav za vroče valjanje vseh vrst, da bi se lahko vpeljalo procesno krmiljenje in dosegala večja točnost in enakomernost v dimenzijah in lastnostih. Najdlje je rekonstrukcija valjam v Železarni Štore. V Železarni Ravne se načrtuje nova kombinirana kovaško valjavska linija s horizontalnim konti ulivanjem, s katero bo mogoče obvladati zelo širok program proizvodnje. V Železarni Jesenice se načrtuje popolna rekonstrukcija bluminga in Steckel valjalnega stroja z računalniškim krmiljenjem. Na blumingu naj bi se v kvarto izvedbi valjale tudi debele pločevine z debelino 40 mm iz konti slabov. Ker se načrtuje tudi sodobno ohlajanje, bo tako nastala možnost prave termomehan-ske obdelave jekla. Gotovo bo potrebno uresničiti vsaj nekatere možnosti za izkoriščanje entalpije vroče izva-ljanega jekla za nadomeščanje termične obdelave. Na področju primarne termične obdelave velja posebej izpostaviti naprave za termično obdelavo velikih plošč v Železarni Jesenice, ki bodo kmalu v pogonu. Velika pridobitev je tudi naprava za krojenje debele pločevine. V Železarni Jesenice se predvideva še izgradnja novih procesnih linij za elektropločevino in nerja-vno pločevino. V Železarnah Štore in Ravne se načrtuje razširjenje in modernizacija naprav za termično obdelavo, tudi za termično obdelavo valjev. Posebej velja omeniti napravo za konti ulivanje tankih profilov, ki je namenjena za izdelavo palic iz superzlitin za elektrode in za ulivanje palic iz težko predelovalnih materialov, npr. brzoreznih in ventilskih jekel, pa tudi za nerjavno žico za izdelavo veznih elementov in za žico za grelne elemente. Raziskovalni program Metalurgija je udeležena v prednostni raziskovalni smeri RSS »Novi materiali« s cca 1,5 FTE od skupno 13 FTE, ki jih je namenjenih za to področje. To neugodno razmerje odseva relativno slab položaj metalurgije v raziskovalni sferi, vprašljivo pa je tudi, ali bi bili sposobni pridobiti več raziskovalcev. Del raziskovalnega programa, ki smo ga predložili za obdobje 1986—1990 za financiranje iz sredstev zbranih s prispevno stopnjo posega v probleme povezane s sedanjo proizvodnjo, del pa prav v srčiko sodobnih programov in področja materialov. Usklajeno s tem se je tudi zadnji dve leti nabavljala raziskovalna oprema na metalurškem inštitutu. Vakuumska žarilno-kalilna peč bo omogočila kvaliteten skok pri raziskavah, razvoju in maloserijski proizvodnji posebnih materialov, posebno tankih pločevin in materialov za elektroniko, naprava za ato-mizacijo ter vroča izostatska stiskalnica pa bosta odprli na široko vrata k zlitinam in pseudozlitinam iz kovinskih prahov. Velik skok na področju superzlitin in težko predelovalnih jekel se pričakuje od naprave za konti litje tankih palic. V program za leto 1986 so vključene uvodne raziskave usmerjene v izdelavo masivnih surov-cev za orodja in druge namene z navarjanjem iz tankih trakov. V program raziskav elektropločevin je vključena tudi orientirana pločevina. Velja pa še omeniti teoretično predštudijo možnosti izdelave superferitnih nerjavnih jekel v agregatih, ki so na voljo. Za predelovalce v okviru SŽ so v toku sistematične raziskave možnosti izboljšanja vzdržljivosti orodij z depozicijo TiN. Vse prepočasi se odvija program osvajanja modernih mikrole-giranih jekel za kvalitetne vezne elemente, ki bi bila bolj prilagojena razpoložljivi tehnološki opremi. Že več let se tudi razvijajo zlitine za predelovalne permanentne magnete. V program RSS je vključena tudi raziskava, ki naj pomaga, da bomo lažje osvojili industrijsko proizvodnjo superzlitin vrste Nimonic, pa tudi raziskava z vodikom povezane krhkosti v jeklih za visokotrdne vijake. Na FNT je v teku program za zbiranje termomehan-skih podatkov o vroči predelavi jekla, ki so potrebni za računalniško krmiljenje valjanja. Velja, da so v zadovoljivem deležu v program raziskav vključene tudi raziskave usmerjene v nove materiale in tehnologije, zelo izrazite komponente take usmeritve pa najdemo tudi v programih posameznih DO. Realizacija teh programov bo postala kritična, če ne bo mladih inženirjev. Zavedati se namreč moramo, da je danes v slovenski industriji delež inženirjev manjši, kot leta 1950 v ZR Nemčiji. Ce ne bo delalo v razvoju metalurgije leta 1995 vsaj 2 do 3 krat več inženirjev kot danes, ne bo možnosti posebnih prodorov in dolgoročne okrepitve metalurgije, ne kot industrije in ne kot ene od tehniških ved. ZAKLJUČEK Ta zelo zgoščena predstavitev raziskovalnih in razvojnih ciljev pokaže, da imajo materiali in tehnologije na osnovi železa velike razvojne možnosti. Gibalo hitrega napredka je potreba, da se ohrani vloga teh zlitin, kot osnovno gradivo za velik del industrije. Tudi pri nas so realne možnosti za daljnji razvoj metalurgije železa, podlaga zanj so sedanji proizvodni dosežki, ki so po kvaliteti in uporabnosti enakovredni najsodobnejšim dosežkom v tujini in kvalitetni ter realni razvojni načrti. Metalurgija upa, da bo družba znala ceniti njen delež v materialni proizvodnji SR Slovenije in podprla realne razvojne načrte. Viri 1. N. N.: Gesamtwirtschaftliche Entvvicklung und Stahlver-brauch Stahl hat Wachstumschancen, Stahl und Eisen 104, 1986, št. 16,79-82. 2. J. Degenkolbe, F. J. Flossdorf in W. Heller: Forschritte bei unlegierten und niedriglegierten Baustahlen; Stahl und Eisen 106, 1986, št. 13, 19-23. 3. W. Jacobi: Entvvicklungstrends in der Presswerkstechnik fiir PK.w- Karrosserieteile; Stahl und Eisen 106, 1986, št. 12, 36-42. 4. N. N.: 100 Jahre Automobil; Stahl und Eisen 106, 1986, št. 12, 56-58. 5. E. Fiala in U. Sorgatz: Moderne Methoden fiir die Karos-serie-Entvvicklung; Stahl und Eisen 106, št. 12, 1986, 29-35. 6. Materialforschung, izd. Bundesministerium fiir Forschung und Technologie, Bonn, 1985. 7. H. J. Engell in J. Hartwig: Perspectiven der Werkstoffent-vvicklung; Stahl und Eisen 106, 1986, št. 6, 69—78. 8. N. A. Waterman: Materials for the 1980' and 1990'; The metallurgist and Material technologist, 1984, september, 461-463. 9. H. Biihler: Neue Werkstoffe; VDI Nachrichten Magazin, 1985, št. 11,4-9. 10. G. Hack: Superalloys for the '80s; Metallurgia, 1982, junij, 256-257. 11. N. N.: Technology Forecast 86; Metal Progress, 1986, januar, 25—100. 12. H. Gleiter in P. Marquart: Nanokristalline strukturen — ein Weg zu neue Materialen; Z. Metallkunde 75, 1984, št. 4, 263-267. 13. B. Hochtemann, K. Forch, E. Potthast, H. Weber in W. Witte: Forschritte bei warmfesten und hochwarmfesten Stahlen; Stahl u. Eisen 106, 1986, št. 13, 35-40. 14. R. Steffen in R. Thielman; Entvvicklung zum Bandgiessen von Stahl; Stahl u. Eisen 106, 1986, št. 6, 51-60. 15. H. Hornich: Planung, Aufbau und Inbetriebsnahme eines Giessrades fiir Stahl; Berg und Huttenmannische Monats-hefte 130, 1985, št. 9,316-324. 16. F. Bolling in M. Hastenrath: Kornorientiertes Elektro-blech im Wettbewerk zu metallischen Glasern und mikro-kristallinen Werkstoffen; Stahl u. Eisen 106, 1986, št. 16, 57-59. 17. V. Schuler, H. Gulden in H. Stelzenmiiller: Forschritte bei legierten Baustahlen; Stahl u. Eisen 106, 1986, št. 13, 31-34. 18. W. Wesling: Forschritte bei nichrostenden Stahlen; Stahl u. Eisen 106, 1986, št. 13,41-46. Osebne vesti Zamenjava v vodstvu Metalurškega inštituta v Ljubljani: Po dvajsetih letih uspešnega vodenja MI odhaja v zasluženi pokoj direktor Alojz Prešern, dipl. ing. metalurgije. Za novega direktorja MI je bil z začetkom januarja leta 1987 imenovan izr. prof. dr. Jože Rodič, dipl. ing. metalurgije. A. Prešern je bil rojen 23. 12. 1920 v Globokem pri Poljčanah. Montanistiko je vpisal leta 1939 na Univerzi v Ljubljani, študij metalurgije pa je dokončal leta 1943 v Leobnu. Konec vojne je dočakal v prekomorski brigadi NOV. Leta 1946 je delal kot asistent v jeklarni Železarne Ravne, maja leta 1947 je bil prestavljen v Železarno Jesenice, leta 1948 v Železarno Zenica, nato pa ponovno v Železarno Jesenice, kjer je ostal do avgusta leta 1963. V tem času, ki sovpada z najtežjim povojnim časom obnove in industrializacije, je tov. Prešern postal vodja vseh topilnic v Železarni Jesenice, to je martinar-ne, elektrojeklarne, livarne, visoke peči in šamotarne. Postal je eden najvidnejših jeklarskih strokovnjakov, ne le v Sloveniji, temveč tudi v Jugoslaviji. To je bil čas največjega vzpona jeklarstva, ko so se uvajala nova jekla za izgradnjo energetskih objektov, predelovalno industrijo, strojegradnjo in ladjedelništvo. Velik dosežek v tem času je bil energetski preobrat pri kurjenju SM peči, prehod iz generatorskega plina na mazut. Jeklarna na Jesenicah je bila takrat šola jeklarstva za vso Jugoslavijo. Za strokovne in organizacijske dosežke je bil tov. Prešern odlikovan z ordenom dela III stopnje. Leta 1963 je prišel ing. Prešern na Metalurški inštitut v Ljubljani. Najprej je delal kot tehnični direktor, nato pa je bil leta 1966 prvič imenovan za direktorja. Razen strokovnosti in velikega ugleda, ki ga je imel, je bila odločilna za njegovo imenovanje tudi želja takrat še ne združenih slovenskih železarn, da se delo MI bolj vključi v tehnološke smeri razvoja slovenske metalurgi- je. Ponovno je bil imenovan za direktorja MI v letih 1970, 1974, 1978 in 1982. Kljub zahtevnemu delu vodenja MI je ing. Prešern vse do leta 1978 intenzivno delal tudi kot raziskovalec na jeklarskem področju. Izdelal je 48 raziskovalnih nalog, katerih tematike pričajo o njegovem vsestranskem poznavanju jeklarskih tehnologij in kemizma reakcij v staljenem stanju. Področja njegovih raziskovanj so bila rekonstrukcije peči, gorilci in zgorevanje, vakuumske tehnologije, vpihovanje argona in prašnatih snovi, emisije, površinske napake na gredicah, predvsem pa kore-lacije med dezoksidacijskimi postopki in nekovinskimi vključki v jeklu. Objavil je 14 strokovnih člankov, večinoma v Železarskem zborniku, in imel 19 predavanj, doma in v tujini. Kot direktorje tov. Prešern ves čas ohranjal in negoval vezi ter medsebojno odvisnost MI z železarnami in drugimi metalurškimi podjetji, zavedajoč se, da je to edina trdna garancija za obstoj MI. Tako je v veliki meri njegova zasluga, da seje MI že pred 13 leti pridružil SOZD-u SŽ kot samostojna DO, obenem pa je ohranil status osrednje raziskovalne organizacije za vso slovensko metalurgijo. Metalurški inštitut je v teh letih napravil velik napredek, saj je danes njegov položaj trdno zasidran tako v družbenem raziskovalnem okolju, kot v SŽ in drugih metalurških podjetjih. Direktorja A. Prešerna je odlikovala ne le strokovna, raziskovalna in poslovodna sposobnost, temveč tudi pristnost, tovarištvo, neposrednost in preprostost v odnosih do sodelavcev, zato se ga bomo spominjali tudi kot dobrega prijatelja in tovariša. Ob odhodu v pokoj mu izrekamo iskreno zahvalo za vse njegovo delo v SŽ in želimo vse najboljše in še mnogo zdravih let! J. Rodič je bil rojen 26. 5. 1931 v Ljubljani. Metalurgijo je študiral v Ljubljani in 14. 2. 1958 diplomiral za inženirja metalurgije. Za doktorja metalurških znanosti je promoviral ieta 1981 na FNT v Ljubljani, na isti fakulteti pa je bil leta 1983 habilitiran za izrednega profesorja. Po dokončanem študiju metalurgije je služboval v Železarni Ravne, kjer seje zaposlil 1.5. 1959. Ves čas je delal na vodilnih mestih v razvojno raziskovalni dejavnosti, nazadnje je bil v letih od 1975 do 1984 vodja Službe za razvoj, tehnologijo in raziskave. Od leta 1984 je bil zaposlen v DSSS SOZD SŽ kot vodja službe za razvoj in raziskave. Bil je član Kolegija DSSS SOZD SŽ in član Poslovodnega sveta SOZD SŽ. Od ustanovitve SOZD-a Slovenskih železarn je član Odbora za znanstveno raziskovalno delo, ki v SŽ usmerja in koordinira znanstveno raziskovalno delo in ima s tem tudi odločilen vpliv na razvoj in usmeritve Metalurškega inštituta. Že 20 let je tudi član uredniškega odbora Železarskega zbornika. V začetku leta 1986 je Služba za razvoj in raziskave pri SOZD-u SŽ, s posebno zavzetostjo J. Rodič-a, organizirala anketno razpravo v vseh DO SŽ in FNT o današnjem stanju, usmeritvah in srednjeročnem programu raziskovalno razvojne dejavnosti v SOZD-u SŽ. V teh razpravah je sodelovalo okoli 150 raziskovalcev iz vseh DO SŽ. Na osnovi teh in nadaljnjih razprav, zaključkov in lastnega pogleda na razvoj RR dejavnosti v SOZD-u SŽ je J. Rodič izdelal obširen elaborat z naslovom »Racionalna reorganizacija raziskovalno razvojne dejavnosti«. To delo vsebuje analizo današnjega stanja, izhodišča, cilje in zasnovo reorganiziranja, novo organizacijo MI, usmeritve RR dejavnosti, projektno organiziranost raziskav, programiranje, usmerjanje inovacij in financiranje RR dejavnosti. Pravkar so v delu tudi dopolnitve, ki se v istem smislu nanašajo še na barvno metalurgijo in livarstvo. V zelo skopih obrisih je bistvo predlogov v tem, da naj se v okvirih Metalurškega inštituta organizira celotna veriga RR dejavnosti, ki naj bi obsegala raziskave, razvoj, pilotno proizvodnjo in v naslednji fazi tudi inženiring. Predlagana je tudi ustrezna organizacijska povezanost z raziskovalnimi oddelki v delovnih organizacijah SŽ. Poseben pomen je dan novemu načinu operativnega organiziranja raziskav, ki naj bi potekalo v okviru večjih projektov, usmerjenih v točno določene raziskovalne, razvojne ali proizvodne cilje. V istem času se je J. Rodič močno angažiral tudi pri projektu »Pilotne proizvodnje«, ki bo realiziran na lokaciji TOVIL-a, vendar v okviru MI. Naročen je že prvi talilniško-livni sklop z vakuumsko talilno pečjo in horizontalno kontinuirno livno napravo. V začetku januarja 1987 je J. Rodič prevzel dolžnost direktorja Metalurškega inštituta v Ljubljani. Želimo mu izpolnitev vseh načrtov, dobrega sodelovanja in mnogo uspehov pri nadaljnjem delu! DIPLOMSKA DELA 1986 Z namenom širše obveščati metalurško strokovno javnost o dogajanjih na metalurškem področju je Uredniški odbor sklenil, da bo v vsakoletni prvi številki obja- vil naslove in kratke izvlečke diplomskih del ter s tem tudi nove diplomirane inženirje, ki so v predhodnem letu diplomirali na odseku za metalurgijo, VTOZD Mon-tanistika — FNT, Univerza Edvarda Kardelja v Ljubljani. Letos je izjemoma ta pregled v drugi številki Železarskega zbornika. — Jožica Bezjak: Pasivacija v notranje oksidiranih srebrovih zlitinah Če pri notranji oksidaciji prostornina nastalega oksida tako naraste, da zmanjša dotok kisika v reakcijski prostor do take mere, da več ne ustreza dotoku zlitinske sestavine, pride do pojava pasivacije. Avtorica je raziskovala pojav pasivacije v zlitinah srebra z indijem in cinkom. Istočasno jo je zanimala možnost, če lahko majhna količina Al, Si ali Zn prepreči pasivacijo. Nadalje je raziskovala t. i. spomin teh zlitin na zaporedje operacij: notranja oksidacija — notranja redukcija — notranja oksidacija, t. j. če nastanejo po drugi oksidaciji oksidni delci na istih mestih kot po prvi oksidaciji. 56 strani 6 literaturnih citatov Silva Popič: Vpliv sestave modulatorja na reakcije v talini V praksi se za izdelavo nodularne litine (litine s kroglastim grafitom) največkrat uporabljajo magnezij in njegove zlitine. Avtorica je uporabila najpogostejšo zlitino tipa FeSiMg, ki vsebuje okoli 55 % Si ter 5 ... 35 % Mg. Pozornost je posvetila reakcijam, ki potekajo med talino in nodulatorjem, ter reakcijskim produktom, ki nastanejo. Raziskave so slonele predvsem na metalografski analizi. Ugotovila je, da se v stiku med nodulatorjem in talino praviloma razvijejo cona neraztaljenega nodulatorja, reakcijska cona ter cona taline, kjer še ni vpliva nodulatorja na strukturo. V reakcijski coni so krogle ogljika na meji taljenja nodulatorja nepravilnih oblik, v smeri proti talini pa se pravilno oblikujejo. V področju taline, kjer pojema vpliv nodulatorja pa je ozka cona, kjer se zopet pojavljajo nepravilne krogle, še naprej pa nastopi širša cona drobnega grafita, ki predstavlja sklenjen grafitni skelet. Koncentracijske in temperaturne spremembe vplivajo na morfologijo. 72 strani 26 literaturnih citatov Stanislav Horvat: Vpliv nečistoč na potek strjevanja medi K.CuZn40 Zaradi nečistoč imajo lahko medeni ulitki kljub enaki kemični sestavi zlitine različne livno-mehanske lastnosti ter različno strjevalno strukturo. Avtor je analiziral vpliv nečistoč, ki jih JUS dovoljuje, t. j. Sn, Al, Ni, Mn, Sb, Fe, Si, Mg in Be. Ugotovil je, da zelo majhni dodatki Al, Si, Mg, Be in Mn povečujejo makrolunker, večji dodatki Fe in Sn pa delujejo nasprotno. Be in Al povzročata dobro ulivnost, neugoden za ulivnost pa je Sb. Mehanske lastnosti je ugotavljal z ulitimi presku-šanci ter analiziral vpliv vsakega dodanega elementa. 105 strani 10 literaturnih citatov Darja Oblak: Vpliv arzena na popustno krhkost jekla Med oligoelementi v jeklu predvsem P, Sn in Sb povzročajo popuščno krhkost. Podoben vpliv naj bi imel tudi arzen. Avtorica je raziskala vpliv arzena na popuščno krhkost jekla za cementacijo Č. 1221 in jekla za popuščanje Č. 1531. Vzela je po dve primerjalni talini z različno velikim deležem arzena. Z metalografskimi in fraktografskimi preiskavami je ugotavljala temperaturno območje krhkosti, njeno reverzibilnost ter vpliv časa popuščanja. Majhna ugotovljena žilavost jekla s precej arzena (0,57 %) (Č. 1221) ni bila posledica rever-zibilne popuščne krhkosti, pač pa krhkosti ferita zaradi raztopljenega arzena v njem. Raziskave bi bilo treba razširiti na več talin. 53 strani 11 literaturnih citatov Rudi Vorša: Raziskave homogenizacijskega žarjenja bram iz zlitine AIMg6 Raziskava je sestavni del razvojno-raziskovalnega projekta Impola v pripravi: Valjarna 34 000. Zlitina AlMg6 za posebne namene dela težave pri predelavi. Avtorje raziskal ulito stanje polkontinuirno ulitih bram ter skušal poiskati optimalni režim homogenizacijskega žarjenja. Ugotovil je livarske napake, nehomogeno porazdelitev faz, prisotnost nečistoč, predvsem Na ter neustrezne temperature homogenizacijskega žarjenja do sedaj, ker nastopa nataljevanje mikrostrukturnih sestavin že pri 451° C. Dvostopenjsko homogenizacijsko žar-jenje pri 450 in 505° C omogoča v prvi fazi raztopitev večkomponentnih evtektikov nato pa pravo homogeni-zacijo faz. 59 strani 10 literaturnih citatov Alojz Kegel: Raziskava preoblikovalne sposobnosti bram iz zlitine AIMg6 Naloga je nadaljevanje diplomske naloge R. Vorše. Avtor je analiziral preoblikovalne sposobnosti omenjene zlitine, da bi predlagal optimalni režim tehnologije valjanja. Preoblikovalnost je ugotavljal s tlačnim preskusom v vročem in ugotovil optimalno temperaturo valjanja 480° C. Uporabljene redukcije pri industrijskem valjanju so bile omejene z dopustno obremenitvijo valjalnega stroja. Uporabljena metoda za ugotavljanje preoblikovalnosti bi lahko postala tudi obratovalna metoda. 77 strani 17 literaturnih citatov Zvonko Erbus: Toplotnotehnična preiskava električne uporovne peči za toplotno obdelavo Avtor je preiskal komorno peč AEG, ki jo v Mariborski livarni uporabljajo za napetostno žarjenje medi ter umetno staranje malolegiranega bakra. Meritve so pokazale na slab prenos toplote in da je potrebna rekonstrukcija vetril in zračnih kanalov v peči za uspešno napetostno žarjenje, medtem ko je za umetno staranje že sedaj peč zadovoljiva. Avtor predlaga poleg manjših potrebnih rekonstrukcijskih posegov tudi spremenjeno krmiljenje temperature v peči. 70 strani 6 literaturnih citatov Tatjana Večko: Obseg raziskav pri osvajanju kompa-undnih jekel Pri orodnih jeklih se za kompaundna gradiva odločamo zaradi doseganja željenih uporabnih lastnosti in zaradi boljše gospodarnosti pri izdelavi orodij, npr. s kombinacijo konstrukcijskega in orodnega jekla pri industrijskih nožih dobimo trdno in žilavo osnovo ter dobro rezilnost površine. S študijem difuzije, spremembe mikrostrukture pri topli plastični deformaciji ter valjanjem kompaundnih klinov je avtorica ugotovila pogoje priprave gradiv za kompaundiranje s toplim valjanjem, pomen kemične sestave ter difuzije v prehodni coni. Obenem je ugotovila, katere raziskave so nujno potrebne, da ugotovimo možnost izdelave in preoblikovanja kompaundnih dvojic pri jeklih. 108 strani 49 literaturnih citatov ODSEK ZA METALURGIJO, VTOZD MONTANISTIKA — FNT Z željo spremljati dogajanja na šoli, ki vzgaja inženirje, diplomirane inženirje, magistre in doktorje metalurgije, bo Železarski zbornik občasno objavljal tudi osebne novice s tega področja. Zato v tej številki objavljamo kratko organizacijsko shemo odseka za metalurgijo skupaj s pregledom učiteljev in sodelavcev. V okviru rudarskega oddelka tehniške fakultete ljubljanske univerze je bil leta 1935 ustanovljen kabinet za fužinarstvo, ki ga je vodil doc. dr. M. Žumer. Leta 1939 je bilo sklenjeno, da se ustanovi metalurški odsek na oddelku za montanistiko in v začetku naslednjega leta je to potrdil tudi univerzitetni svet. Odsek je bil sestavljen iz zavodov: za kovinarstvo, toplotno tehniko in peči, železarstvo, fužinarsko strojeslovje. Po osvoboditvi leta 1945 so se enote metalurškega odseka preimenovale v inštitute ter število enot se je povečalo na 5: za inštitut za metalografijo. Podobne enote so še danes, le da se imenujejo katedre. Danes je metalurški odsek enota v okviru VTOZD Montanistika, ki je enota Fakultete za naravoslovje in tehnologijo. Personalna zasedba ter individualni poslovodni organi pa so naslednji (do jeseni 1987): Fakulteta za naravoslovje in tehnologijo dekan: red. prof. dr. Jože Marsel, dipl. inž. kemije VTOZD Montanistika predstojnica: red. prof. dr. Vera Gregorič, dipl. inž. geologije Odsek za metalurgijo predstojnik: doc. dr. Franc Pavlin, dipl. inž. metalurgije Katedra za metalografijo: Ivan Kosovinc, red. prof. Velibor Marinkovič, red. prof. Savo Spaič, doc. Vesna Perhaj, tehniški sodelavec Katedra za ekstraktivno metalurgijo: Bogomir Dobovišek, red. prof. Vasilij Gontarev, doc. Jakob Lamut, izred. prof. Andrej Paulin, red. prof. Dušan Repovš, doc. matematike Andrej Rosina, izred. prof. Marjan Senegačnik, red. prof. kemije Marjeta Blažej, tehniški sodelavec Simona Koren, tehniški sodelavec Katedra za metalurško energetiko: Tomaž Kolenko, doc. Franc Pavlin, doc. Bogdan Sicherl, red. prof. Marija Ribič, tehniški sodelavec Katedra za tehnologijo in livarstvo: Marin Gabrovšek, red. prof. Pavel Jagodič, mag., prof. višje šole Ladislav Kosec, red. prof. Ciril Pelhan, red. prof. Anton Smolej, doc. Milan Trbižan, doc. Tomaž Martinčič, tehniški sodelavec Tatjana Smole, tehniški sodelavec Katedra za preoblikovanje in metalurško strojništvo: Vincenc Čižman, red. prof. Janko Perne, dipl. inž., predavatelj Rado Turk, doc. Ivan Bizjak, dipl. inž., asistent Peter Fajfar, dipl. inž., stažist asistent Milan Terčelj, dipl. inž., stažist raziskovalec \l alt** SLOVENSKE ŽELEZARNE ACRONI žice za mreže, verige in za oplaščene elektrode MIG — varilne žice EPP — varilne žice TIG — varilne žice 64270 Jesenice, Cesta železarjev 8 telefon: (064) 81-231, 81-341, 81-441 telegram: Železarna Jesenice, teleks: 34526 ZELJSN Odgovorni urednik: Jože Arh, dipl. inž. — Člani: dr. Jože Rodič, dipl. inž., Franc Mlakar, dipl. inž., dr. Aleksander Kveder, dipl. inž., dr. Ferdo Grešovnik, prof. dr. Andrej Paulin, dr. Karel Kuzman, Jana Jamar, Darko Bradaškja, tehnični urednik, prof. Regina Razinger, lektor Oproščeno plačilo prometnega davka na podlagi mnenja izvršnega sveta SRS — sekretariat za informacije št. 421-1/172 od 23. 1. 1974 Naslov uredništva: SŽ Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, C. železarjev 8, tel. št. 064/81-341, int. 2619 - Tisk: TK Gorenjski tisk, Kranj VSEBINA U DK: 669.431.22:662.749.2:669.046.462 ASM/SLA: C2ia, RMj43, P13b, Pb Metalurgija — Plavž — Svinec — Energija A. Paulin, J. Lamut, D. Dretnik Reaktivnost koksa in njen vpliv na delo plavža Železarski zbornik 21 (1987) 2 s 65—71 Reaktivnost koksa je zelo pomembna za obratovanje plavža. Na osnovi modifikacije Koppersove metode za merjenje reaktivnosti smo pri svinčevem plavžu v Mežici ugotavljali odvisnosti med reaktivnostjo in specifično porabo koksa, izdelali smo primerjalni diagram za vrednosti reaktivnosti po Koppersovi in naši metodi, ter na koncu prišli do odvisnosti med specifično porabo koksa in sestavo plinov, ki nastanejo pri zgorevanju. Ta odvisnost pa predstavlja enega izmed parametrov za računalniško vodenje plavža. Avtorski izvleček UDK: 536.2:621.771.07 ASM/SLA: 12, W23k, Pllj Metalurgija — ohlajanje — sevanje sivih površin — faktor vidnosti B. Brudar Ohlajanje jeklenega valja na vozičku Železarski zbornik 21 (1987) 2 s 85-92 Opisan je dvodimenzionalni matematični model ohlajanja vročega jeklenega valja, ki se nahaja v manjši oddaljenosti od vozička, ki je pokrit s šamotno plastjo. Pri tem predpostavljamo, da gre za prenos toplote s sevanjem in s konvekcijo. Pri sevanju predpostavljamo, da gre za sevanje sivih površin in pri izračunu toplotnih tokov upoštevamo zorni kot (faktor vidnosti), pod katerim se »vidijo« med seboj ploskve, ki izmenjujejo toploto. Toplotno enačbo rešujemo z metodo končnih diferenc v cilindrični mreži v preseku valja in v pravokotni mreži v šamotni plasti. Robni pogoj je nelinearen, vendar pa z opisano iteracijsko metodo najdemo rešitev. Omenjeni model predstavlja izhodišče za študij prenosa toplote v ogrevnih pečeh, kjer bomo upoštevali konkretno zgradbo same notranjosti peči in dejansko razporeditev blokov v njej. Avtorski izvleček U DK: 621.791.004.67:669.14.018.25 ASM/SLA: K 9p, KI, K2, TSb, 18-72 Metalurgija — reparaturno varjenje — toplotna obdelava — dodaj-ni materiali J. Gnamuš, G. Rihar Reparaturno varjenje orodnih jekel Železarski zbornik 21 (1987) 2 s 73-76 Prispevek obravnava probleme, ki nastopajo pri reparaturnem varjenju, ki zadnje desetletje dobiva vedno večji pomen v industriji. Uvajanje tehnologije reparaturnega varjenja v proizvodnjo orodij prinaša nove tehnične možnosti in ekonomske prednosti. Pri tehnologiji navarenja orodnih jekel je zelo važna pravilna izbira dodajnih materialov, prav tako pa tudi predhodna in končna toplotna obdelava. Avtorski izvleček UDK: 531:536.4:517.2 ASM/SLA: U10, Q25p, U4e Mehanika — temperaturne napetosti — diferencialne enačbe ter vektorska in tenzorska analiza F. Grešovnik Računanje temperaturnih napetosti v elastičnem področju Železarski zbornik 21 (1987) 2 s 77-83 Izpeljane so osnovne zveze za izračun temperaturnih napetosti v elastičnem področju. Pri obravnavi praktičnih primerov je uporabljena analitična metoda reševanja diferencialnih enačb. Avtorski izvleček INHALT UDK.: 536.2:621.771.07 ASM/SLA: 12, W23k, Pllj Metallurgie — Kiihlung — Strahlung zwischen grauen Flachen — Winkelverhaltniss B. Brudar Die Kiihlung eines stahlernen Zylinders auf einem Wagen Železarski zbornik 21 (1987) 2 S 85-92 Ein zweidimensionales mathematisches Model fiir die Kiihlung eines Stahlernen Zylinders der sich in einer kleinen Entfernung von einem Wagen befindet, bekleidet mit einer Schicht aus Scha-motte wird beschrieben. Dabei wird es angenommen, dass es sich um einen VVarmeaustausch durch Strahlung und Konvektion han-delt. Bei der Strahlung wird weiler angenommen, dass es sich um die Strahlung grauer Flachen handelt und bei der Ausrechnung der Warmeflusse wird der Blickvvinkel bzw. das Winkelverhaltniss zwi-schen den Flachen. die sich sehen und die Warme austauschen be-riicksichtigt. Die VVarmeleitungsgleichung ist mit der Methode der endlichen Differenzen gelosst worden und zwar im zylindrischen Netz fiir den Zylinderquerschnitt und im rechteckingen Netz fiir die Scha-motteschicht. Die Randbedingung ist nicht linear, jedoch kann man mit der beschriebenen iterationmethode eine Losung finden. Das beschriebene Modeli stellt eine Grundlage fiir das Studium des Warmeaustausches in Erwarmuns6fen dar, wo auch die konkre-te Konstruktion des Ofeninneren und die tatsachliche Verteilung der Blocke in Betracht genommen werden. Auszug des Autors UDK: 669.431.22:662.749.2:669.046.462 ASM/SLA: C21a, RMj43, P13b, Pb Metallurgie — Hochofen — Blei — Energie A. Paulin, J. Lamut, D. Dretnik Reaktionsfahigkeit von Koks und deren Einfluss auf die Arbeit des Hochofens Železarski zbornik 21 (1987) 2 S 65—71 Die Reaktionsfahigkeit von Koks ist fiir den Betrieh vom Hochofen sehr wiechtig. Aufgrund der modifizierten Methode fiir die Bestimmung der Reaktionsfahigkeit nach Koppers hat man beim Hochofen fiir die Gewinnung von Blei in Mežica die Abhangigkeit zwischen der Reaktionsfahigkeit und dem spezifischen Koksver-krauch festgestellt. Ein Vergleichsdiagramm fiir die Reaktionsfa-higkeitsvverte nach der Koppersmethode und unserer Methode ist ausgearbeitet vvorden. Im weiteren ist die Abhangigkeit zwischen dem spezifischen Koksverbrauch und der Zusammensetzung der beim Verbrennungsprozess entstehenden Gase festgestellt worden. Diese Abhangigkeit stellt den Parameter fiir die rechnerische Fiih-rung des Hochofens dar. Auszug des Autors U DK: 621.791.004.67:669.14.018.25 ASM/SLA: K9p, KI, K2, TSb, 18-72 Metallurgie — Reparaturschweissen — VVarmebehandlung — Schvveiss zusatzwerkstoffe J. Gnamuš, G. Rihar Reparaturschweissen von VVerkzeugstahlen Železarski zbornik 21 (1987) 2 S 73—76 In Beitrag werden Probleme behandelt, welche beim Reparatur-schweissen auftretten, das im letzten Jahrzehnt in der Industrie im-mer mehr an Bedeutung gewinnt. Die Einfiihrung der Technologie des Reparaturschweissens in die Produklion von Werkzeugen bringt neue technische Moglichkeiten und okonomische Vorteile. Bei der Technologie der Auftragschweissung von VVerkzeugstahlen ist die richtige Auswahl der Schweisszusatzwerkstoffe von be-sonderer Wichtigkeit, genau so auch die vorgehende und die nach-tragliche VVarmebehandlung. Auszug des Autors UDK: 531:536.4:517.2 ASM/SLA: U10, Q25p, U4e Mechanik — Temperaturspannungen — Differenzialgleichungen — Vektor und Tensoranalyse F. Grešovnik Berechnung der Temperaturspannungen im elastischen Bereich Železarski zbornik 21 (1987) 2 S 77—83 Die Grundverbindungen ftir die Berechnung der Temperaturspannungen im elastischen Bereich vverden ausgefiihrt. Bei der Be-handlung praktischer Beispile ist fiir die Losung der Differential-geichungen die analytische Methode angevvendet worden. Auszug des Authors CONTENTS UDK: 669.431.22:662.749.2:669.046.462 ASM/SLA: C21a, RMJ43, P13b, Pb Metallurgy — Blast Furnace — Lead — Energy A. Paulin, J. Lamut, D. Dretnik Coke Reactivity and Its Influence on the Blast Furnace Operation Železarski zbornik 21 (1987) 2 P 65-71 Coke reactivity is very important for the blast furnace operation. With a modified Koppers method for reactivity measure-ments, the relationship between the coke reactivity and its specific consumption in the lead blast furnace in Mežica was determined. Further, a comparison plot for the absolute values of reactivity by the Koppers and by our method was constructed. Finally, the relationship betvveen the coke consumption and the composition of the combustion gases was deduced. This relationship can be applied in a computer control of the blast furnace operation. Author's Abstract UDK: 536.2:621.771.07 ASM/SLA: 12, W23k, Pllj Metallurgy — Cooling — Grey-Surface Radiation — Vievv Factor B. Brudar Colling of a Steel Cylinder on a Chariot Železarski zbornik 21 (1987) 2 P 85-92 A twodimensional mathematical model of cooling a hot steel cy-lindrical block being placed close above the chariot platform which is covered with a fire-clay layer is described. Heat transfer by radiation and by convection is assumed. In radiation the assumption of a grey-surface radiation is assumed, and the geometrical view factor of radiation exchange between surface elements is taken in account in calculating the heat flovvs. The heat equation is being solved by the finite-difference method in the cylindrical net in the cylinder cross section, and in the rectangular net in the fire-clay layer. The boundary condition is not linear but the described iteration procedure enables to come to a solution. The mentioned model represents the starting point for studying the heat transfer in heating furnaces where the actual construction of the furnace interior and the actual arrangement of the ingots in it can be taken in account. Author's Abstract UDK: 621.791.004.67:669.14.018.25 ASM/SLA: K9p, KI, K2, TSb, 18-72 Metallurgy — Repair Welding — Heat Treatment — Filler Metals J. Gnamuš, G. Rihar Repair Welding of Tool Steel Železarski zbornik 21 (1987) 2 P 73-76 The paper treats the problems appearing in repair welding vvhich gains the industrial importance in the last decade. Introduc-tion the repair vvelding technology into the tool manufacturing process gives nevv tehnical possibilities and economic advantages. In building up the tool steel the selection of filler metal as well as the preceding and final heat treatment are of a great importance. Author's Abstract UDK: 531:536.4:517.2 ASM/SLA: U10, Q25p, U4e Mechanics — Temperature Stresses — Differential Equations and Vector and Tensor Analysis F. Grešovnik Calculation of Temperature Stresses in the Elastic Region Železarski zbornik 21 (1987) 2 P 77-83 Basic correlations for calculating temperature stresses in the elastic region are deduced. In treating practical examples the analyti-cal method of solving differential equations was applied. Author's Abstract COflEP^CAHME UDK: 536.2:621.771.07 ASM/SLA: 12, W23k, Pllj MeTajuiyprHa — oxjia>KaeHHe — H3JiyHeHHe cepux n0BepxH0CTen — (JiaKTOp bhflhmocthh. B. Brudar Ox.TaJK,ieHHe cTa.ibiioi o Ba.iKa Ha TCJieiKKe. Železarski zbornik 21 (1987) 2 C 85—92 AaHo onHcaHHe aByxpa3MepH0H MaieMaiHnecKon MoaejiH oxjiajK,!ieHH» ropanero CTajibHoro Bajtica, KOTopbifl Haxo;tnTbca b He6ojibmoM paccTOaHHH ot TejieuiKH h nOKpbiT c caoeM uiaMOTa. ripH 3tom npeanoaoraeM, hto nepeaaHa TenjiOTbi BbinojtHaeTca H3JiyneHHeM h BbinyKJiocTbK>. Upu H3JtyHeHHH npeanojioraeM, hto oho npoHCxoa«T ot cepbix n0BepxH0CTe8, a npH BbiHHcaeHHH Ten-jiOBbix noTOKOB 6epeTca bo BHHMaHHe yroji bhahmocth (<(>aKTop bhahmocth), noa kotopbim „bhahbi" Me>Kay co6oh njiomajiH, ko-Topue cMeHHK>T xenjiOTy. TenjioBbie ypaBHeHHa pa3peinaeM MeToaoM kohchhoh pa3H0-CTH b UHJIMHUpHHeCKOH CeTH b CeieHHH BajiKa H b npflMOyrOJTbHOH ceTH uiaMOTHoro cjtoa. yCJ10BHe KpOMKH HejlHHeHHOe, XOTfl c OnHCaHbIM MeroaoM HTe-pauHH peiueHHe bo3.viho)kho. ynoM»HyTaa Moaejib npeacTaBJiaeT co6ofi hcxo/ihoh nyHKT flji« H3yMeHHa nepeaaHH ren.iOTbi b HarpeBareJibHbix nenax, rae Haao KOHKpeTHO yHHTbIBaTb K0HCTpyKUHK5 BHyTpeHHOCTH nenn h 4>aKTHMecKoe pacnpeaeaeHHe b neH Sjiokob. ABTopetj). UDK: 669.431.22:662.749.2:669.046.462 ASM/SLA: C2Ia, RMj43, P13b, Pb MerajijTyprH» — /toMemiaa neib — CBHHeu — SHeprna A. Paulin, J. Lamut, D. Dretnik PeaKKHoHnaa cnoco6nocTb KOKca h ero BjinaHHe Ha pa6oTy jovieH-HOH neMII. Železarski zbornik 21 (1987) 2 C 65—71 PeaKUHOHHaa cn0C06H0CTb KOKca npeacTaBJiaeT coooh 3H3HH-TeJibHoe BJiuaHHe Ha pe)KHM pa6oTbi aoMeHHofi neMH. Ha 0CH0Ba-hhh MoaHHKauHH MeToaa no Konnepcy (Koppers) aaa h3\iepe-HHa peaKTHBHocTH aBTopbi cTaTbH onpeaeaaaH np« aoMeHHofi ne-hh CBimua npoMbimjieHHoro ueHTpa MejKHua (P-CnoBeHHa 3a-BHCHMocTb paKUHOHHOH cnoco6HOCTH KOKca h ero yaejtbHoro no-Tpe6JieHHa, npnroTOBHjiH TaKwe cpaBHHTejibHyio awarpaMMy Ha 3HaieHMe peaKTHBHOc™ no Konnepcy h no MeToay 3aBoaa b Me-iKHUbi. B KOHue CTaTbH 3aK.moHHJin o 33bhchm0cth Meway yaejib-Horo n0Tpe6jieHna KOKca h cocTaBa pa30B, K0T0pbie o6pa3yioTca npn cropaHHH. 3Ta 3aBHCHM0CTb *e h npeacTaBJiaeT oaHH H3 na-paMeTpoB aaa pacneTHoro ynpaBjieHHe aoMeHHoH neMH. ABTopeifi. UDK: 621.791.004.67:669.14.018.25 ASM/SLA: K9p, KI, K2, TSb, 18-72 MeTajtJiyprHa — peMOHTHaa CBapKa — TepMHieCKaa o6pa6oTKa — ao6aBoiHbiH Marepnajt. J. Gnamuš, G. Rihar PeMOHTHaa CBapKa HHCTp\MeHTa.ibHblx CTajiefi. Železarski zbornik 21 (1987) 2 C 73-76 B CTaTbe pacc.MOTpeHbt Bonpocbi, K0T0pbie noaynaK)Tca npn peMOHTHOH CBapKH, HTO B TeHeHHH nOCJieaHHX aeCBTH JieT 0Ka3bI-BaeT Bce 6oJtbme 3HaneHHe b npoMbiuijieHHocTH. BeaeHHe TexHO-JIOrHH peMOHTHOH CBapKH npH H3rOTOBJieHHH HHCTpyMeHTOB OKa-3biBaeT HOBbie TexHHHecKHe bo3mo*hocth h 3kohomhheckhe npe-HMymecTBa. ripH TexH0a0rHH npuBapKH HHCTpyMeHTajibHbix CTajieii cy-mecTBeHHoe 3Haienne HMeeT npaBHjtbHbiH Bbi6op ao6aBOHHOK> MaTepnaaa, a Tanate npeaBapHTeabHaa h KOHenHaa TepMHHecnaa o6pa6oTKa. ABTopetj). UDK: 531:536.4:517.2 ASM/SLA: U10, Q25p, U4e MexaHHKa — TeMnepaTypHbie Hanpa*enna — ;iH4>(j)epeHUHajib-Hbie ynpaBjieHMs h BeKTopHbiii h TeH3opHbiii aHajiH3. F. Grešovnik BbimcjieHHe TeMneparypHbix HanpH/KeHHH s oB.iscth ynpyrocTH. Železarski zbornik 21 (1987) 2 C 77-83 BbtnojtHeHbi 0CH0BHbie CBa3H aaa HCHHCJieHHe TeMnepaTypHbix Hanpa)KeHHH b o6jtacTH ynpyrocTH. ripH paccMOTpeHHH npaKTHHe-ckhx npHMepoB 6biji ynoTpe6aeH aHajiHTHHecKHH MeToa pa3peme-hhh aHepeHUMajtbHbix ypaBHeHHH. ABTopetj).