1. WPROWADZENIE 13

1.1. Rozwój produkcji stali i jej rola w gospodarce narodowej 13
1.2. Zastosowania wyrobów płaskich 17
1.3. Podstawowe wiadomości o rodzajach stali na wyroby płaskie 18

2. CEL I ZAKRES PODRĘCZNIKA 20

3. PRZYGOTOWANEJ WSADÓW DO OBRÓBKI PLASTYCZNEJ "ZZZ..22

3.1. Wytapianie stali 22
3.1.1. Rola pieca w klasycznej metodzie wytapiania stali 22
3.1.2. Rola pieca w nowoczesnej metodzie wytapiania stal 22

3.2. Obróbka pozapiecowa stali 22
3.2.1. Odgazowanie stali 23
3.2.2. Odtlenianie stali 23
3.2.3. Usuwanie wtrąceń niemetalicznych 23
3.2.4. Odwęglanie stali 23

3.3. Odlewanie stali .......23
3.3.1. Klasyczna metoda odlewania stali (odlewanie do wlewnic) 24
3.3.2. Nowoczesna metoda odlewania stali (ciągłe odlewanie) 25
3.3.3. Rozwój ciągłego odlewania 25
3.3.3.1. Rozwój metod ciągłego odlewania 25
3.3.3.2. Rozwój ciągłego odlewania w Polsce 26

3.4. Przygotowanie wsadów do walcowania 28
3.4.1. Klasyczna metoda przygotowania wsadów (odlewanie do wlewnic) 28
3.4.2. Nowoczesna metoda przygotowania wsadów (wsadź ciągłego odlewania) 28
3.4.3. Porównanie zalet i wad metod przygotowania wsadu 28
3.4.3.1. Metoda klasyczna 28
3.4.3.2. Metoda nowoczesna 28
3.4.4. Podział wsadów do obróbki plastycznej 28

3.5. Nagrzewanie metalu do obróbki plastycznej 30
5.5.7. Cel nagrzewania 30
3.5.2. Piece walcownicze.. 30
3.5.2.1. Piece wgłębne 30
3.5.2.2. Piece przepychowe 31
3.5.2.3. Piece pokraczne 32

3.6. Pytania 33

4. PODSTAWY TEORETYCZNE PROCESU WAI^WA^!IIIZ1II!LZ1T,L!™34

4.1. Pojęcia podstawowe 34
4.1.1. Naprężenie i odkształcenie 34
4.1.2. Hipotezy wytężeniowe .....35
4.1.2.1. Hipoteza największego naprężenia ścinającego 35
4.1.2.2. Hipoteza energetyczna 35

4.2. Teoria walcowania 35
4.2.1. Zasada walcowania 35
4.2.2. Wskaźniki odkształcenia metalu 38
4.2.2.1. Gniot 38
4.2.2.2. Poszerzenie 38
4.2.2.3. Wydłużenie 38
4.2.2.4. Zasada stałej objętości 38
4.2.3. Parametry siłowe procesu walcowania 39
4.2.3.1. Nacisk metalu na walce 39
4.2.3.2. Moment walcowania 45

4.3. Oblicznie parametrów procesu walcowania 46
4.3.1. Obliczanie siły nacisku metalu na walce 46
4.3.1.1. Obliczanie siły nacisku walców podczas walcowania na gorąco 46
4.3.1.2. Obliczanie siły nacisku walców podczas walcowania na zimno 47
4.3.2. Obliczanie momentu walcowania 58
4.3.3. Dobór silnika napędowego walcarki 60
4.3.4. Obliczanie planu przepustów 60
4.3.4.1. Metoda maksymalnej wydajności 64
4.3.4.2. Metoda optymalizacji planu przepustów 66
4.3.4.3. Przykład obliczenia planu przepustów 66

4.4. Wyznaczanie zdolności produkcyjnej walcowni 68
4.4.1. Bilans czasu pracy walcowni 68
4.4.2. Wartości uzysku podczas walcowania 70
4.4.3. Dobór materiałów wsadowych do obróbki plastycznej 70
4.4.3.1. Własności mechaniczne i technologiczne 72
4.4.3.2. Wymiary i dokładność wymiarowa gotowego wyrobu 72
4.4.3.3. Jakość powierzchni gotowego wyrobu 72
4.4.3.4. Ilościowy dobór materiału wsadowego 72
4.4.4. Obliczenie zdolności produkcyjnej 76
4.4.4.1. Obliczenie wydajności urządzenia 76
4.4.4.2. Obliczenie zdolności produkcyjnej wydziału 77

4.5. Modelowanie procesu walcowania wyrobów płaskich 78
4.5.1. Stan problemu 78
4.5.2. Metoda elementów skończonych 78
4.5.3. Praktyczne zastosowanie metody elementów skończonych 81
4.5.3.1. Modelowanie procesu wygładzania taśm 81
4.5.3.2. Modelowanie procesu przenoszenia chropowatości powierzchni 84
4.6. Pytania 88

5. WYROBY PŁASKIE 89

5.1. Pojęcia podstawowe 89

5.2. Podział wyrobów płaskich 89
5.2.1. Podział ze względu na szerokość 89
5.2.2. Podział ze względu na grubość 89
5.2.3. Podział ze względu na metodę wytwarzania 89

5.3. Walcowanie wyrobów płaskich metodą klasyczną 89
5.4. Walcowanie wyrobów płaskich metodą nowoczesną 90
5.5. Pytania 91

6. TECHNOLOGIA WYTWARZANIA BLACH WALCOWANYCH NA GORĄCO 92

6.1. Zalety i wady walcowania na gorąco 92

6.2. Technologia wytwarzania blach grubych 92
6.2.7. Rola nagrzewania 92
6.2.2. Metody walcowania blach i walcarki przeznaczone do tego celu 92
6.2.2.1. Walcowanie blach arkuszowych 92
6.2.2.2. Walcowanie blach w kręgach 93
6.2.3. Wykańczanie blach -podstawowe operacje 94

6.3. Technologia wytwarzania blach cienkich 94
6.3.1. Rola nagrzewania 94
6.3.2. Metody walcowania blach i walcarki przeznaczone do tego celu 94
6.3.2.1. Walcowanie blach w walcarkach nawrotnych 94
6.3.2.2. Walcowanie blach w walcarkachpółciągłych Steckla 95
6.3.2.3. Walcowanie blach w walcarkach ciągłych 97
6.3.3. Wykańczanie blach 97
6.4. Pytania 98

7. TECHNOLOGIA WYTWARZANIA BLACH WALCOWANYCH NA ZIMNO 99

7.1. Zalety i wady walcowania na zimno 99

7.2. Przebieg procesu technologicznego 99
7.2.1. Przebieg procesu technologicznego dla blach ze stali węglowych 99
7.2.2. Przebieg procesu technologicznego dla blach ze stali odpornych na korozję 100
7.2.2.1. Metoda klasyczna 100
7.2.2.2. Metoda nowoczesna 101

7.3. Technologia wytwarzania blach 101
7.3.1. Przygotowanie blach do walcowania na zimno 101
7.3.1.1. Materiał wsadowy 101
7.3.1.2. Własności blach walcowanych na gorąco 101
7.3.1.3. Stan powierzchni blach 102
7.3.1.4. Przygotowanie powierzchni blach przed walcowaniem nazimno 103
7.3.2. Metody walcowania blach i walcarki przeznaczone do tego celu 106
7.3.2.1. Walcowanie blach w walcarkach nawrotnych 106
7.3.2.2. Walcowanie blach w walcarkach ciągłych 107
7.3.3. Wyżarzanie blach 108
7.3.3.1. Wyżarzanie blach ze stali węglowych 108
Wyżarzanie blach w piecach kołpakowych 109
Wyżarzanie blach w piecach ciągłych 112
7.3.3.2. Wyżarzanie blach ze stali odpornych na korozję 116
7.3.4. Wygładzanie blach i walcarki przeznaczone do tego celu 116
7.3.4.1. Istota procesu walcowania wygładzającego 116
7.3.4.2. Walcarki do walcowania wygładzającego 121
7.3.5. Wykańczanie blach 122
7.3.5.1. Wykańczanie blach ze stali węglowych 122
7.3.5.2. Wykańczanie blach ze stali odpornych na korozję 123

7.4. Problem jakości powierzchni wyrobów walcowanych na zimno 123
7.4.1. Czystość powierzchni blach 123
7.4.1.1. Stan powierzchni metalu po walcowaniu na zimno 123
7.4.1.2. Wpływ smarowania technologicznego na czystość powierzchni blach 125
7.4.1.3. Problem ścieru metalicznego 127
7.4.1.4. Rola atmosfery ochronnej w procesie wyżarzania 131

7.4.1.5. Rodzaje atmosfer ochronnych 132
Atmosfera azotowo-wodorowa typu HNX 132
Atmosfera wodorowa 132

7.4.1.6. Reakcja atmosfery ochronnej z powierzchnią metalu podczas wyżarzania 133
7.4.2. Wykończenie powierzchni blach 135
7.4.2.1. Struktura geometryczna powierzchni 135

7.4.2.2. Metody teksturowania powierzchni narzędzia 140
Śrutowanie walców 140
Teksturowanie powierzchni wiązką laserową. 141
Teksturowanie powierzchni wiązką elektronów 142
Teksturowanie powierzchni metodą elektroiskrową. 143

7.4.2.3. Wykończenie powierzchni blach walcowanych na gorąco 145
Blachy grube 145
Blachy cienkie 145

7.4.2.4. Wykończenie powierzchni blach walcowanych nazimno 146
Blachy karoseryjne 146
Blachy do cynowania 146
Blachy do cynkowania 146
Blachy do emaliowania 147
7.4.2.5. Wykończenie powierzchni blach ze stali odpornych na korozją 147

7.5. Pytania 148

8. BLACHY POWLEKANE 150

8.1. Problem korozji w gospodarce narodowej 150

8.2. Ochrona stali przed korozją 150
8.2.1. Ochrona katodowa stali 150
8.2.2. Ochrona anodowa stali 151

8.3. Metody zabezpieczenia przed korozją 151
8.3.1. Odporność korozyjna a składniki stopowe stali 151
8.3.2. Trwałe zabezpieczenie przed korozją 152
8.3.3. Czasowe zabezpieczenie przed korozją 152

8.4. Rozwój i charakterystyka linii ciągłych 153
8.4.1. Rozwój linii ciągłych 153
8.4.2. Zalety i wady linii ciągłych 153
8.4.3. Budowa linii ciągłych 153
8.4.4. Rozwój podstawowych technologii produkcji blach powlekanych 154

8.5. Rodzaje blach powlekanych 155
8.5.1. Blachy z powłoką metalową 155
8.5.2. Blachy z powłoką niemetalową 155
8.5.3. Materiał wsadowy do powlekania 156
8.5.3.1. Taśma walcowana na gorąco 156
8.5.3.2. Blacha walcowana na zimno . 156

8.6. Przygotowanie powierzchni blach do powlekania 156
8.6.1. Metody przygotowania powierzchni blach 157

8.7. Powłoki metalowe 157
8.7.1. Cynkowanie blach 157
8.7.1.1. Zasada powlekania ogniowego blach 157
8.7.1.2. Cynkowanie ogniowe (technologia, zalety, wady) 158
8.7.1.3. Cynkowanie elektrolityczne (technologia, zalety, wady) 161
8.7.1.4. Blachy ocynkowane jednostronnie 162
8.7.2. Aluminiowanie blach (technologia, zalety, wady) 163
8.7.3. Cynowanie blach 164
8.7.3.1. Cynowanie ogniowe (technologia, zalety, wady) 164
8.7.3.2. Cynowanie elektrolityczne (technologia, zalety, wady) 164
8.7.3.3. Blachy bezcynowe 166

8.8. Blachy z powłoką organiczną 167
8.8.1. Materiał rdzenia stalowego 167
8.8.2. Materiały powłokowe 167
8.8.3. Technologia wytwarzania 167
8.8.3.1. Nakładanie powłoki z fazy płynnej 168
8.8.3.2. Nawalcowywanie folii 169
8.8.4. Zalety i wady blach z powłoką organiczną 170
8.8.5. Produkcja blach z powłoką organiczną w Polsce 171

8.9. Blachy do emaliowania 171
8.10. Pytania 171

9. PROBLEMY WYSTĘPUJĄCE PODCZAS WYTWARZANIA WYROBÓW PŁASKICH I SPOSOBY ICH ROZWIĄZYWANIA 173

9.1. Problem własności gotowych wyrobów 173
9.1.1. Niedotrzymywanie wymaganych własności mechanicznych 173
9.1.1.1. Sprecyzowanie problemu 174
9.1.1.2. Przyczyny powstawania 174
9.1.1.3. Środki zaradcze 174

9.2. Problem wad kształtu 175
9.2.1. Falistość blach 175
9.2.1.1. Falistość poprzeczna -profil 175
9.2.1.2. Falistość podłużna 176
9.2.1.3. Sierpowatość - prostość taśm 178

9.3. Problem dokładności wykonania 180
9.3.1. Dokładność wykonania grubości 180
9.3.1.1. Sprecyzowanie problemu 180
9.3.1.2. Przyczyny powstawania 180
9.3.1.3. Środki zaradcze 180
9.3.2. Analiza odkształceń walców 181
9.3.2.1. Odkształcenie walców walcarki kwarto 181
9.3.2.2. Odkształcenie walców walcarki idealnej 182
9.3.2.3. Odkształcenie walców walcarki 6-walcowej 184
9.3.2.4. Problem spadku grubości na brzegach taśmy 185
9.3.2.5. Zastosowanie walcarek 6-walcowych 186
9.3.3. Automatyczna regulacja grubości walcowanego metalu (AGC) 187
9.3.4. Statystyczna kontrola procesu walcowania (SPCj 190
9.3.5. Dokładność wykonania szerokości 192
9.3.5.1. Sprecyzowanie problemu 192
9.3.5.2. Przyczyny powstawania 192
9.3.5.3. Środki zaradcze 192

9.4. Problem jakości powierzchni wyrobów 192
9.4.1. Sprecyzowanie problemu 192
9.4.1.1. Makrogeometriapowierzchni 193
9.4.1.2. Mikrogeometria powierzchni 193
9.4.2. Przyczyny powstawania 193
9.4.3. Środki zaradcze 193
9.5. Pytania 193

10. ZINTEGROWANE LINIE PRODUKCJI BLACH 195

10.1. Tendencje integracji procesów ciągłego odlewania i walcowania na gorąco 195
10.1.1. Układ CSP (Compact Strip Production) 195
10.1.2. UkładISP (Inline Strip Production) 196
10.1.3. Układ CPR (Casting Pressure Rolling) 196
10.1.4. Porównanie metod. 197

10.2. Tendencje integracji procesów walcowni zimnej 200
10.2.1. Połączenie ciągłej linii trawienia z walcarką zimną w ramach modernizacji wydziału 200
10.2.2. Połączenie ciągłej linii trawienia z walcarką zimną w ramach budowy nowego wydziału 202
10.2.3. Modernizacja istniejącej walcarki ciągłej w walcarkę w pełni ciągłą 204
10.2.4. Budowa nowej walcarki w pełni ciągłej 205
10.2.5. Zintegrowane linie do wyżarzania blach 205
10.2.5.1. Zintegrowane linie do wyżarzania blach typu CAL 206
10.2.5.2. Zintegrowane linie do wyżarzania blach typu CAPL 206
10.2.6. W pełni zintegrowane linie do walcowania na zimno 207
10.3. Pytania 209

11. WŁASNOŚCI WYROBÓW PŁASKICH 210

11.1. Własności blach walcowanych na gorąco 210
11.1.1. Własności blach grubych 210
11.1.2. Własności blach cienkich 211

11.2. Własności blach walcowanych na zimno 211
11.2.1. Własności blach niepowlekanych (czarnych) 211
11.2.1.1. Własności blach niepowlekanych (czarnych) stanowiących wyrób gotowy 211
11.2.1.2. Własności blach niepowlekanych (czarnych) stanowiących wsad do dalszego powlekania 212

11.3. Własności blach powlekanych 212
11.3.1. Własności blach ocynkowanych 212
11.3.1.1. Własności blach ocynkowanych ogniowo 213
11.3.1.2. Własności blach ocynkowanych elektrolitycznie 213
11.3.2. Własności blach ocynowanych elektrolitycznie 213
11.3.3. Własności blach z powłoką organiczną 214
11.3.4. Własności blach do emaliowania 215

11.4. Pytania 216

12. METODY BADANIA WŁASNOŚCI WYROBÓW PŁASKICH 217

12.1. Badanie własności mechanicznych 217
12.1.1. Próba rozciągania 217
12.1.2. Pomiar twardości 219
12.1.2.1. Pomiar twardości sposobem Rockwella 220
12.1.2.2. Pomiar twardości sposobem Brinella 221
12.1.2.3. Pomiar mikrotwardości 221
12.1.2.4. Pomiar twardości sposobem Shore'a 221
12.1.2.5. Pomiar twardości powłok organicznych 222
12.1.3. Próby udarności 222
12.1.3.1. Próba udarności Charpy'ego 223
12.1.3.2. Próba udarności Izoda 223

12.2. Badanie własności technologicznych 223
12.2.1. Próba zginania 223
12.2.2. Próby tłoczności 223
12.2.2.1. Klasyczne próby tłoczności 224
12.2.2.2. Nowoczesne parametry tłoczności blach i taśm 224

12.3. Badanie mikrostruktury 227

12.4. Badanie powierzchni 228
12.4.1. Chropowatość powierzchni 228
12.4.1.1. Pomiar chropowatości powierzchni blach 228
12.4.1.2. Pomiar chropowatości powierzchni walca 233
12.4.2. Czystość powierzchni 235
12.4.2.1. Węgiel powierzchniowy 235
12.4.2.2. Ścier metaliczny 235

12.5. Badanie blach powlekanych 235
12.5.1. Grubość powłoki 235
12.5.1.1. Grubość powłoki cynku 235
12.5.1.2. Grubość powłoki organicznej 236
12.5.2. Przyleganie powłoki 236
12.5.2.1. Przyleganie powłoki cynku 236
12.5.2.2. Przyleganie powłoki organicznej 236
12.5.2.3. Przyleganie powłoki emalii 237
12.5.3. Odporność na korozję 237
12.5.3.1. Odporność na korozję powłoki cynku 237
12.5.3.2. Odporność na korozję powłoki organicznej 237
12.6. Pytania 238

13. PRZETWÓRSTWO BLACH 239

13.1. Cechy użytkowe blach do przetwarzania 239
13.1.1. Wymiary geometryczne blach 239
13.1.2. Własności użytkowe blach 239
13.1.3. Jakość powierzchni blach 239

13.2. Podział procesów kształtowania 239

13.3. Procesy kształtowania z naruszeniem spójności materiału 239
13.3.1. Cięcie blach i taśm 240
13.3.1.1. Cięcie przy użyciu wykrojnika 240
13.3.1.2. Cięcie na nożycach krążkowych 242
13.3.2. Wykrawanie blach i taśm 242
13.3.2.1. Wykrojniki 242
13.3.2.2. Wykrawanie zwykłe 244
13.3.2.3. Wykrawanie dokładne 244

13.4. Procesy kształtowania bez naruszenia spójności metalu 245
13.4.1. Gięcie blach i taśm 245
13.4.1.1. Podstawy teoretyczne procesu gięcia 245
13.4.1.2. Gięcie na prasach 248
13.4.1.3. Kształtowanie w giętarkach rolkowych 249
13.4.2. Kształtowanie wytłoczek o powierzchni nierozwijalnej 255
13.4.2.1. Podstawy teoretyczne ciągnienia blach 255
13.4.2.2. Przetłaczanie i wyciąganie blach 258
13.4.2.3. Problem powstawania „uch" podczas tłoczenie blach 259
13.4.2.4. Krzywe odkształcalności granicznej 260
13.5. Pytania 261

14. PRZYKŁADY PRAKTYCZNE 262

14.1. Wytwarzanie blachy grubej o wymiarach 10,0x3000x5000 mm 262
14.1.1. Opracowanie technologii wytwarzania 262
14.1.2. Dobór materiału wsadowego 262
14.1.3. Walcowanie 263
14.1.4. Dobór urządzeń 264
14.1.4.1. Dobór pieca grzewczego 264
14.1.4.2. Dobór walcarki 265
14.1.4.3. Dobór urządzeń wykańczalni 266
14.1.5. Przebieg procesu 266

14.2. Wytwarzanie blachy cienkiej o przekroju 2,0x1500 mm 267
14.2.1. Opracowanie technologii wytwarzania 267
14.2.2. Dobór materiału wsadowego 267
14.2.3. Dobór urządzeń 268
14.2.3.1. Dobór pieca grzewczego 268
14.2.3.2. Dobór walcarki 270
14.2.3.3. Dobór urządzeń wykańczalni 271
14.2.4. Przebieg procesu 271

14.3. Wytwarzanie blachy karoseryjnej o przekroju 0,65x1500 mm 272
14.3.1. Opracowanie technologii wytwarzania 272
14.3.2. Dobór materiału wsadowego 272
14.3.3. Dobór urządzeń 273

14.3.3.1. Dobór linii wytrawiania 273
14.3.3.2. Dobór walcarki 274
14.3.3.3. Dobór linii cynkowania ogniowego 275
14.3.3.4. Dobór urządzeń wykańczalni 276
14.3.4. Przebieg procesu 276

14.4. Wytwarzanie blachy ocynowanej o przekroju 0,25x710 mm 277
14.4.1. Opracowanie technologii wytwarzania 277
14.4.2. Dobór materiału wsadowego 277
14.4.3. Dobór urządzeń 278
14.4.3.1. Dobór linii wytrawiania 278
14.4.3.2. Dobór walcarki 279
14.4.3.3. Dobór linii wyżarzania 280
14.4.3.4. Dobór linii cynowania elektrolitycznego 281
14.4.3.5. Dobór urządzeń wykańczalni 282
14.4.4. Przebieg procesu 282

14.5. Wytwarzanie puszek do napojów 283
14.5.1. Wytwarzanie puszki trzyczęściowej 283
14.5.2. Wytwarzanie puszki dwuczęściowej 285

14.6. Wytwarzanie kształtownika zamkniętego 20x20 mm 288
14.6.1. Opracowanie technologii wytwarzania 288
14.6.2. Dobór materiału wsadowego 288
14.6.3. Dobór giętarki rolkowej 289

LITERATURA