Livarski vestnik

1.
Ingo Hahn, Jörg C. Sturm
MAGMA GmbH, Aachen, Nemčija
VPELJAVA SIMULACIJE V AVTONOMNO OPTIMIZACIJO

2.
Moritz Riebisch, Björn Pustal, Andreas Bührig-PolaczekGießerei-Institut der RWTH Aachen, Nemčija
KUMULATIVNI VPLIV LEGIRNIH ELEMENTOV NA MIKROSTRUKTURO S TRDNO RAZTOPINO LEGIRANE NODULARNE LITINE

3.
Rebeka Rudolf1,2, Mohammed Shariq1,3, Urban Ferčec4, Alojz Križman1, Peter Majerič1,2
1 Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo, Smetanova 17, 2000 Maribor, Slovenija
2 Zlatarna Celje d.o.o., Kersnikova 19, 3000 Celje, Slovenija
3 Indian Institute of Technology (ISM), Dhanbad, Jharkhand 826 004, Indija
4 Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, 1000 Ljubljana, Slovenija
NANOTEHNOLOGIJA V METALURGIJI: ANALIZA STANJA IN NAPOVED RAZVOJA

4.
Betik C. Wilding 
Omega Foundry Machinery Ltd, Peterborough, Združeno kraljestvo
SEKUNDARNA TEHNOLOGIJA REGENERACIJE PESKA NO-BAKE ZA ZMANJŠANJE STROŠKOV IN IZBOLJŠANJE LIVARSKEGA OKOLJA


1.
Ingo Hahn, Jörg C. Sturm
MAGMA GmbH, Aachen, Nemčija
VPELJAVA SIMULACIJE V AVTONOMNO OPTIMIZACIJO

Izvleček

Več vzorcev smo uporabili, da bi prikazali, kako lahko uporabimo celovito integracijo avtonomne optimizacije v orodju za simulacijo livnega procesa MAGMA5 za zagotovitev optimiziranih in robustnih načrtov ulitkov ter procesnih oken pred litjem prve kovine. Programska oprema poišče najboljše možne procesne parametre, optimalni razdelilni kanal, položaje in mere odvoda, pa tudi mesta in velikosti napajalnikov in hladil. Livarski inženirji lahko avtonomno optimizacijo uporabijo kot virtualno okolje za eksperimentiranje, da bi hkrati uresničili različne s kakovostjo in stroški povezane cilje.

Cilj ohranitve uporabniku prijaznega simulacijskega orodja ob integraciji te nove tehnologije smo dosegli z uvedbo zmožnosti ustvarjanja parametričnih oblik in samodejnega spreminjanja parametrov skupaj z orodjem za statistično analizo avtonomnega načrtovanja eksperimentov in genetičnih algoritmov za avtonomno optimizacijo. Sočasna ocena rezultatov livarskim inženirjem omogoča enostavnejšo primerjavo in vrednotenje rezultatov iz številnih simulacij. Jasno so prikazane odvisnosti med zasnovo in procesnimi spremenljivkami, merili kakovosti in cilji.

Trideset let po uvedbi simulacije procesa litja lahko livarski inženirji kombinirajo posamezne simulacije, avtonomna načrtovanja eksperimentov in avtonomne optimizacije za boljše razumevanje procesov in vzpostavitev robustnih livnih procesov, ki zagotavljajo kakovostne ulitke po najnižji ceni.


2.
Moritz Riebisch, Björn Pustal, Andreas Bührig-PolaczekGießerei-Institut der RWTH Aachen, Nemčija
KUMULATIVNI VPLIV LEGIRNIH ELEMENTOV NA MIKROSTRUKTURO S TRDNO RAZTOPINO LEGIRANE NODULARNE LITINE

Izvleček

Odpadno železo je zaradi stroškovnih prihrankov ena najpomembnejših surovin pri izdelavi nodularne litine (DI). Količina elementov v sledovih v odpadnem železu raste. V tem prispevku se osredotočamo na elemente, ki spodbujajo nastajanje perlita in karbida, kot so krom, baker, mangan, molibden, niobij ali vanadij, ki lahko negativno vplivajo na mikrostrukturo in mehanske lastnosti nodularne litine, še posebej feritne tipe. Zato bodo stroški izdelave feritnih tipov s čistim odpadnim železom rasli. Inovativni tipi nodularnih litin, legirani s trdno raztopino (SSDI), so bolje topni v karbidotvornih elementih, kar do določene mere omogoča uporabo mešanega odpadnega železa. Vendar pa mejne koncentracije teh elementov še niso znane. V predstavljeni študiji smo proučili posamezne in skupne učinke elementov, ki spodbujajo nastajanje perlita in karbida SSDI tipa EN-GJS- 500-14 na podlagi načrtovanja dejavnikov pri preizkusu. Kvantitativna razmerja med kemijsko sestavo in mikrostrukturo so bila oblikovana z izračunom regresijskih parametrov. Rezultati predstavljajo osnovo za zanesljivo proizvodnjo SSDI ob upoštevanju prihodnjih sestav odpadnega železa z vse več elementi v sledovih.


3.
Rebeka Rudolf1,2, Mohammed Shariq1,3, Urban Ferčec4, Alojz Križman1, Peter Majerič1,2
1 Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo, Smetanova 17, 2000 Maribor, Slovenija
2 Zlatarna Celje d.o.o., Kersnikova 19, 3000 Celje, Slovenija
3 Indian Institute of Technology (ISM), Dhanbad, Jharkhand 826 004, Indija
4 Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, 1000 Ljubljana, Slovenija
NANOTEHNOLOGIJA V METALURGIJI: ANALIZA STANJA IN NAPOVED RAZVOJA

Izvleček

Napredek v metalurgiji je v drugi polovici dvajsetega stoletja povezan s hitro zamenjavo osnovnih proizvodnih sistemov;  rečemo lahko, da gre za obdobje nove tehnične revolucije. V teh okvirih so poznane modifikacije elektro-talilnih sistemov, uvedba novih postopkov toplotnih obdelav jekel in vakuumskega pretaljevanja, kontinuirnega litja, kakor tudi metalurgija prahov in hidro-ekstrudiranje. Vse to predstavlja nove pristope za izdelavo visoko kakovostnih jekel.

V zadnjem desetletju je bil dosežen še napredek v metalurgiji predvsem z razvojem nanotehnologije, zlasti na področju proizvodnje visoko kakovostnih materialov za uporabo v elektroniki, optiki, gradbeništvu, energetiki, proizvodnji, astronavtiki in drugod. V »metalurgiji na veliko« se tako že uporabljajo nekateri principi nanotehnologije, in sicer v postopkih za dosego velike plastične deformacije v ustreznem orodju (v zaprtih matricah in zaprtih valjčnih žlebičih) ali pri termo redukciji z visoko stopnjo redukcije oziroma pri nizkotemperaturni finalni deformaciji. Nasprotno temu je nanotehnologija manj pomembna v metalurgiji železnih kovin. Trenutno se serijska proizvodnja kakovostnih valjanih jekel še vedno opira na legiranje. Stroški izdelave takšnih finozrnatih jekel brez vsebnosti oksidov in ostalih nekovinskih vključkov so visoki. Jeklo, ki ima drobnozrnato mikrostrukturo, je namreč bistveno kakovostnejše, saj pomeni posredno garancijo za visoko trdnost, stabilnost pri nizkih/visokih temperaturah in odpornost proti koroziji. Konkurenčnost metalurških izdelkov na svetovnem trgu je prvenstveno odvisna od teh lastnosti jekel, saj omogoča uporabo le-teh za najrazličnejše aplikacije. Ob upoštevanju, da so med uporabo ta jekla različno obremenjena in ob tem izpostavljena velikim plastičnim deformacijam, je prisotnost defektov in različnih vključkov v mikrostrukturi neželena, saj lahko to pripelje do zloma materiala oziroma konstrukcije, prej kot je bilo predvideno. Zato je potrebno poznati možne scenarije življenjske dobe tovrstnih izdelkov. Za izračune življenjske dobe se v zadnjem času uporablja simulacija na osnovi nanostrukturiranja. Pri tem se izračunavajo trdnosti posameznih nanofaz v conah maksimalnih napetosti z izbrano fragmentacijo matrične faze. Izračuni kažejo, da je trdnost in življenjska doba takšnega izdelka odvisna od njegove začetne strukture in dinamično-strukturnih sprememb, kakor tudi od samoorganizacije utrjanja nanokompozitnih faz, ki razpršijo vneseno energijo. Urejen nanokompozit ima bistveno boljše lastnosti: trdoto, trdnost ter plastičnost v primerjavi z neurejenim. Z reguliranjem nastanka finozrnate strukture omogočamo nastanek urejenega nanokompozita, ki ni samo trden, ampak tudi plastičen in preoblikovalen v hladnem. To pa je osnova za poenostavitev postopka termo-mehanske obdelave tovrstnih jekel.

Zaključimo lahko, da je proces izdelave raznovrstnih jekel, vezan na doseganje drobnozrnate strukture z maksimalno vsebnostjo utrjevalne kovinske nanofaze (karbidi, nitridi, karbo-nitridi, intermetalne faze) in z minimalno vsebnostjo žvepla, fosforja, oksidov in ostalih nekovinskih vključkov. Danes se zdi, da je takšen nanosistemski pristop obravnavanja jekel zelo obetaven.

Ključne besede: metalurgija, nanotehnologija, utrjanje, simulacije


4.
Betik C. Wilding
Omega Foundry Machinery Ltd, Peterborough, Združeno kraljestvo
SEKUNDARNA TEHNOLOGIJA REGENERACIJE PESKA NO-BAKE ZA ZMANJŠANJE STROŠKOV IN IZBOLJŠANJE LIVARSKEGA OKOLJA

Izvleček

Livarna jekla z Bližnjega vzhoda je od lokalnih okoljskih oblasti prejela obvestilo, da bo zaradi območja, na katerem deluje, v primeru neuspešnega zmanjšanja količine hlapov pri litju morala zapreti svoja vrata.

Ta livarna se ukvarja z litjem v kemično vezani pesek na podlagi alkalno-fenolnega procesa za proizvodnjo form in jeder. Večinoma proizvaja ulitke iz manganskega, nerjavnega in drugega jekla, odpornega proti obrabi, s težo od 3 kg do 10 ton, s kombiniranjem mehanske formarske linije, formiranja v tleh in primarno mehansko regeneracijo.

Povezali so se s proizvajalci veziv, ki so si že prizadevali za uporabo zelo trdne alkalno-fenolne smole z malo dodatki, pri katerih se sprošča manj hlapov. Prav tako so se povezali z dobavitelji opreme, da bi poiskali rešitev za njihovo težavo s hlapi.

Po dolgotrajnem iskanju so našli rešitev, tj. posebno vrsto sekundarne mehanske regeneracije (sistem USR) (Sl. 1). Namen tega članka je predstaviti rezultate preizkušanja, ugotovitve o opremi za sekundarno mehansko regeneracijo ter pozitivni učinek sekundarne mehanske regeneracije na zmanjšanje količine hlapov ter druge pozitivne vplive na stroškovno učinkovitost in kakovost ulivanja.

Ključne besede: zmanjšanje količine hlapov, sekundarna mehanska regeneracija, USR, regeneracija peska za alkalno-fenolni proces.