ACÉLSZERKEZETEK I. - 1. Előadás Dr. RADNAY László PhD. Főiskolai Docens Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék E-mail: radnaylaszlo@gmail.com [1]
In Memoriam Prof. Dr. Fernezelyi Sándor Prof. Dr. Iványi Miklós [6]
Irodalomjegyzék
Irodalomjegyzék
Irodalomjegyzék
Irodalomjegyzék
Az acélgyártás története - Kőkorszak - Bronzkorszak - Vaskorszak - A vas felhasználásának felfedezése kultúrtörténeti korszakváltást jelentett. A vas (acél) teherbírása, szívóssága, alakíthatósága minden korábban alkalmazott anyagnál kedvezőbb feltételeket biztosít. Kezdetben értékes, ritka. Felhasználása korlátozott, csak a legfontosabb : fegyver, szerszám. [1]
Vasgyártás Nagyolvasztó - 600-6000 m3 térfogat - állandó vízpermet hűtés - előmelegített levegő befúvás Töltet: - vasérc - salakképző anyag (mészkő, dolomit, bauxit) - kohókoksz Eredmény: Nyersvas [2]
Acélgyártás története Az acél nem pontosan körülhatárolt gyűjtőfogalom, főleg szokás, megállapodás (szabványosítás) dolga, hogy egy ötvözetet acélnak tekintünk-e vagy sem. Széntartalma max. 2.14%. Szerkezeti acélok széntartalma < 0,2%! - Kavartvas 1766 - Siemens-Martin kemence XIX. sz. vége - Konverteres acélgyártás XX. sz. közepe - Elektroacél gyártás [2]
Acélgyártás: Siemens-Martin kemence - Berakás, olvasztás: Először kb. 40%-45% salakképző anyag + hulladékvas. Olvadás után nyersvas hozzáadása. - Frissítés: Itt következik be az oxidáció, a szennyező anyagok kiégése. - Kikészítés: Dezoxidálás, az oxigénnyel szennyezett olvadékból az oxigén lekötése. Csillapítatlan acéloknál mangánt, csillapított acéloknál a mangán mellett szilíciumot és/vagy alumíniumot is használnak. -Csapolás [2]
Acélgyártás: Bessemer konverter Előny: - konverteres megoldás - termelékeny - külön tüzelőanyag nem szükséges Hátrány: - nem megfelelő minőségű acél - gyakori meghibásodás [2]
Acélgyártás: LD konverter - Külön tüzelőanyag nem szükséges. Felülről, 4-12 bar nyomással befújt 99%-os oxigén biztosítja az oxidációt és a magas hőmérsékletet. - A reakciócentrum a konverter falától messze van, ami tartóssági szempontból fontos. - A sűrűségdifferencia miatt az anyag kavarodik. - Termelékeny technológia. Töltet: - nyersvas - hulladékvas - salakképző anyagok - Jó minőségű végterméket biztosít - Csillapításra a csapolás után van lehetőség [2]
Acélgyártás: Elektroacél - Különleges igények esetén... (jellemzően nem építőipar) - Drága technológia Ívfénykemence típusok Indukciós olvasztás [2]
Acélgyártás Szennyező anyagok - Oxigén O: csökkenti szilárdságot, nyúlást, növeli a melegrepedési hajlamot. Dezoxidálás Mn, Si, Al. - Nitrogén N: növeli szilárdságot, csökkenti szívósságot, növeli az öregedési hajlamot. Denitrálás Al, Ti, Nb. - Hidrogén H: folyékony acélban jól oldódik, elridegít, hidegrepedési hajlamot növeli. - Kén S: képlékenységet és korrózióállóságot csökkent, melegrepedési hajlamot növeli. S<0,03% legyen. Keresztirányú nyúlóképességet csökkenti. - Réz Cu: növeli szilárdságot és korrózióállóságot, vöröstörékenységi hajlamot növeli. Cu<0,2% legyen. [7]
Acélgyártás Ötvöző anyagok - Szilícium Si: Dezoxidáló, növeli szilárdságot, csökkenti nyúlást és hidegalakíthatóságot. - Alumínium Al: Ferritképző, dezoxidáló, szemcsefinomító. Csökkenti az öregedési hajlamot. - Mangán Mn: Növeli szilárdságot, ausztenitképző, leköti S-t. - Nikkel Ni: Növeli folyáshatárt, szívósságot javít. - Foszfor P: Növeli a szilárdságot, de ridegít. - Egyéb: Króm Cr, Vanádium V, Titán Ti [7]
Acélgyártás - végtermék Szakaszos leöntés (régen) Folyamatos leöntés [2]
Acélgyártás - Hengerművek Meleghengerlés Hideghengerlés - 900 C feletti hőmérséklet A meleghengerlés végtermékeinek továbbalakítása. A melegen hengerelt szalagokat összehegesztik, pácolják, majd hidegen hengerelik tovább. - A legkisebb gyártható lemezvastagság 2mm Pácolás= savas maratás, öblítés, lúgos közömbösítés, öblítés [2]
Acélgyártás Hőkezelési eljárások - Feszültségcsökkentés -felmelegítés 200-600 ºC-ra, több óra hőntartás -lassú lehűtés (kvarchomokban, hamuban) -alkalmazása: meleg-, és hidegalakítás után. -célja: a belső feszültségek leépítése. - Normalizálás -felmelegítés a GSE vonal fölé (5-10 perc) -lassú lehűtés levegőn -alkalmazása: túlhevítetten alakított anyagoknál -célja: egyenletes szövetszerkezet elérése - Lágyítás -felmelegítés 400-700 ºC-ra, 2-5 óra hőntartás -lassú lehűtés levegőn -alkalmazása: hidegalakítás során megkeményedett anyagoknál -célja: felkészítés további hidegalakításra [8]
Acélgyártás Hőkezelési eljárások - Edzés -felmelegítés a GSK vonal fölé 30-50 ºC-kal -gyors lehűtés (víz, olaj) -alkalmazása: sarugörgők felületi edzése -célja: keménység, kopásállóság növelése RIDEGGÉ TESZI AZ ANYAGOT!!! - Megeresztés -felmelegítés 300-650 ºC-ra, 1-2 óra hőntartás -lassú lehűtés -alkalmazása: edzés után (nemesítés) -célja: szívósság növelése - Patentozás -felmelegítés 900 ºC-ra, majd gyors lehűtés 400-500 ºC-ra folyadékban, hőntartás -alkalmazása: huzalok hideghúzása előtt -célja: hideghúzásra alkalmas szövetszerkezet kialakítása [8]
Acélgyártás Hengerművek végtermékei: - laposacél, szélesacél - lemezek - I, H, U, L, T szelvény - köracél - zártszelvény -csőszelvény - stb.
Anyagjellemzők Acél próbatest húzó jelleggörbéje. [3]
Anyagmodellek [1]
Anyagjellemzők Az acél alakíthatóságára vonatkozó követelmények: Megjegyzés: Számos más szabvány alapján is kiírható acélminőség. - A szakítószilárdság legalább 10%-kal legyen nagyobb a folyáshatárnál. - A szakadónyúlás haladja meg a 15%-ot. - A szakadási alakváltozás legalább 15-söröse legyen a folyási alakváltozásnak.
Jelölés S szerkezeti acél S 235 J2 G3 + Z35
Jelölés S szerkezeti acél 235 folyáshatár [N/mm2 ] S 235 J2 G3 + Z35
Jelölés S szerkezeti acél 235 folyáshatár [N/mm2 ] Ütőmunka Charpy teszt S 235 J2 G3 + Z35
Jelölés S szerkezeti acél 235 folyáshatár [N/mm2 ] Ütőmunka Charpy teszt Fizikai jellemzők S 235 J2 G3 + Z35
Jelölés S szerkezeti acél 235 folyáshatár [N/mm2 ] Ütőmunka Charpy teszt Fizikai jellemzők Kontrakció S 235 J2 G3 + Z35
Jelölés S szerkezeti acél 235 folyáshatár [N/mm2 ] Ütőmunka Charpy teszt Fizikai jellemzők Kontrakció S 235 J2 G3 + Z35
Parciális biztonsági tényezős méretezési eljárás [4]
Parciális biztonsági tényezős méretezési eljárás [4]
Acélszerkezetek alkalmazási példák Más anyagokhoz képest rendkívül karcsú szerkezetek... [1]
Acélszerkezetek alkalmazási példák Más anyagokhoz képest rendkívül karcsú szerkezetek... [1]
Acélszerkezetek alkalmazási példák Magas épületeknél szinte kizárólag acél szerkezet alkalmazható... [1]
Acélszerkezetek alkalmazási példák Nagy fesztávok... [1]
Acélszerkezetek alkalmazási példák Különleges szerkezetek... [1]
Előnyök - hátrányok Acélszerkezetek előnyei egyéb építőanyagokhoz képest: - Azonos teherbírás mellett kisebb önsúly, kisebb szerkezeti magasság - Kevés helyszíni munkát igényel, a gyártás jól gépesíthető, automatizálható. - Könnyen alakítható, megerősíthető. - Bontható, újrahasznosítható. Hátrányok: - Korrózióvédelem szükséges. - Tűzvédelem szükséges sok esetben. - Drága alapanyag.
ACÉLSZERKEZETEK I. - 1. Előadás Köszönöm a figyelmet! [1]
Hivatkozások [1] Prof. Dr. Fernezelyi Sándor PhD. ; Acélszerkezetek előadás [2] Dr. Halász O., Dr Platthy P. ; Acélszerkezetek; Nemzeti Tankönyvkiadó Budapest 1999. [3] Dr. Dunai L.; BMEEOHSAT17 segédlet; HEFOP 2004. [4] Dr. Ádásny S., Dr. Dulácska E., Dr. Dunai L., Dr. Fernezelyi S., Dr Horváth L.; Acélszerkezetek 1. Általános eljárások. Business Media Magyarország Kft. 2007. [5] Dr. Iványi Miklós; Táblázatok acélszerkezetek méretezéséhez az Eurocode 3 szerint; Műegyetemi kiadó 2004. [6] MAGÉSZ Acélszerkezetek 2014/1. szám [7] Dr. Horváth László ; Anyagismeret c. előadás [8] Dr. Balázs György ; Építőanyagok és kémia. Tankönyvkiadó Budapest, 1984.