Hlavní projekty vedené katedrou od roku 2010

Výzkum, vývoj a optimalizace metalurgických a slévárenských technologií

SP2022/15

Tkadlečková Markéta prof. Ing., Ph.D.

01. 01. 2022 - 31. 12. 2022

Projekt SGS SP2022/15 bude zaměřen na podporu aktivit spojených s výzkumem, vývojem a optimalizací metalurgických a slévárenských technologií realizovaných v rámci řešení diplomových a doktorských dizertačních prací. Aktivity jsou rozděleny do dvanácti oblastí řešení: 1) Optimalizace přípravy paliva pro aglomerační proces a parametrů CSR ve specifických podmínkách vysokopecního provozu. 2) Studium možností zdokonalení konvertorového procesu z pohledu snížení emisí CO2. 3) Optimalizace metalurgických procesů pomocí metod fyzikálního a numerického modelování. 4) Experimentální a teoretické studium termo-fyzikálních a termodynamických vlastností kovů a ocelí. 5) Výzkum a vývoj metodiky výpočtu základních termochemických reakcí během metalurgických operací. 6) Optimalizace slévárenských metod výroby litých kovových pěn s nepravidelným uspořádáním vnitřních dutin s využitím technologie přesného lití. 7) Studium využití numerických simulací ke stanovení optimálních parametrů výroby odlitků ze slitin železa i neželezných kovů. 8) Studium stanovení fyzikálně-mechanických vlastností odlitků ze slitin Fe, Al, Mg, Zn, Cu. 9) Testování zkušebních odlitků v laboratorních a provozních podmínkách. 10) Vývoj speciální metody výroby odlitků ze slitin neželezných kovů. 11) Hodnocení metalurgické kvality hliníkových slitin v laboratorních a poloprovozních podmínkách. 12) Testování a hodnocení vlivu materiálů a vlastností komponent formovacích směsí na užitné vlastnosti a výslednou kvalitu odlitků. * Časový harmonogram: orientační období řešení projektu Období Činnost 01. 2022 – 03. 2022 Návrh a příprava plánovaných experimentálních metod a výzkumných aktivit; specifikace a nákup potřebných materiálů pro oblast optimalizace technologií výroby litých kovových pěn, provedení technologických zkoušek zabíhavosti, vlivu teploty lití a formy v technologii odstředivého lití. Návrh složení a příprav formovacích směsí s ohledem na kvalitu výsledných odlitků a efektivnost výroby. Provedení zkoušek formovacích směsí s křemennými písky s rozdílnou granulometrickou křivkou. Studium parametrů výroby odlitků v oblasti speciálních metod jejich přípravy. Testování přípravků a materiálů ovlivňujících strukturu a užitné vlastnosti výsledných odlitků. Návrh přípravy paliva pro výrobu aglomerátu určeného pro výrobu surového železa ve vysoké peci, literární rešerše z oblasti maximalizace průsady ocelového odpadu při výrobě oceli v kyslíkovém konvertoru za současné minimalizace vývinu CO2, příprava geometrie a výpočetní sítě numerických modelů včetně definice okrajových podmínek, příprava vzorků oceli určených k laboratorní analýze teplot fázových transformací, testování nastavení výpočtů termochemických metalurgických reakcí v SW FactSage. * 04. 2022 – 09. 2022 Optimalizace slévárenské metody výroby litých kovových pěn (hub) s nepravidelným uspořádáním vnitřních dutin pomocí technologie přesného lití, testování různých povrchových úprav odpařitelných modelů, stanovení technologických vlastností slévárenských materiálů se zaměřením na komponenty formovacích směsí, numerické simulace k optimalizaci výrobních postupů odlitků ze slitin železa a neželezných kovů, vyhodnocení technologických zkoušek zabíhavosti, vlivu teploty lití a formy v technologii odstředivého lití, optimalizace a ověření výrobních parametrů odlitků v oblasti speciálních metod jejich přípravy, hodnocení metalurgické kvality hliníkových slitin, testování přípravků a materiálů ovlivňujících strukturu a užitné vlastnosti výsledných odlitků. Realizace fyzikálního a numerického modelování se zaměřením na charakter proudění oceli v mezipánvi; numerická simulace odlévání štíhlých kruhových ocelových ingotů a optimalizace tvaru vtoku; studium teplot fázových transformací oceli metodou termické analýzy; zhodnocení současného stavu vysokopecního pochodu, laboratorní testování redukovatelnosti vzorků aglomerátů; výpočet výhodnosti použití náhradních paliv (antracit, uhlí) v konvertorovém procesu; sestavení postupu výpočtů metalurgických reakcí v průběhu rafinace oceli. * 10. 2022 - 11. 2022 Shrnutí a vyhodnocení dosažených výsledků v rámci řešení projektu. * 12. 2022 Vypracování závěrečné zprávy projektu SP2022/15.

doc. Ing. Petr Lichý, Ph.D.
Ing. Jaroslav Beňo, Ph.D.
doc. Ing. Silvie Brožová, Ph.D.
prof. Ing. Karel Michalek, CSc.
doc. Ing. Pavlína Pustějovská, Ph.D.
Ing. Michaela Strouhalová, Ph.D.
doc. Ing. Ivana Lichá, Ph.D.
Ing. Filip Radkovský, Ph.D.
Ing. Josef Walek, Ph.D.
prof. Ing. Markéta Tkadlečková, Ph.D.
Ing. Martina Bašistová
Ing. Jakub Rušaj
Ing. Isabel Nguyenová
Ing. Václav Merta
Bc. Dominik Czech
Ing. Dominik Tomášek
Ing. Lucie Chudobová
Ing. Michal Sniegoň
Ing. Jiří Rygel
Ing. Jiří Cupek
Ing. Šimon Kielar
Bc. Jakub Stryja
Ing. Lukáš Bednár
Ing. Jakub Cienciala
Bc. Dominik Kubíček
Ing. František Zlámal
Bc. Samuel Dorociak
Ing. Ondřej Raszka
Bc. Ing. Tereza Postulková
Bc. Kateřina Jedličková
Ing. Milan Turták
Ing. Tomáš Hrbáček
Ing. Matěj Geryk
Bc. Jiří Mácha
Bc. Adéla Odehnalová
Bc. Daniel Nepustil
Bc. Lucie Škarda
Ing. Dalibor Kostelník
Bc. David Belko
Ing. Michal Benko
Bc. Ondřej Kočvara
Bc. Roman Hofer
Ing. Tomáš Obzina
Bc. Dominik Bařina
Bc. Tomáš Kostkan
Bc. Marek Latečka
Bc. Václav Dvorský
Ing. Martin Niemczyk
Bc. Nela Válková
Bc. Pavel Bařina

Hlavním cílem projektu SGS SP2022/15 je získání nových poznatků z oblasti metalurgických a slévárenských technologií. Dílčí cíle a výstupy jednotlivých oblastí řešení lze definovat následovně:
1) Zhodnocení přípravy paliva pro aglomerační proces a parametrů redukovatelnosti aglomerátu pro podmínky vysokopecního procesu.
2) Výpočet výhodnosti použití náhradních paliv (antracit, uhlí) v konvertorovém procesu s ohledem na vývin emisí CO2 a návrh zlepšení předváhy vsázkových surovin při výrobě oceli v konvertoru za předpokladu splnění požadovaného chemického složení oceli, použití náhradních paliv a alternativních metod pro zvýšení průsady ocelového odpadu v konvertoru.
3) Návrh vtokové soustavy pro odlévání štíhlých kruhových ocelových ingotů, specifikace okrajových podmínek během proudění taveniny v mezipánvi v průběhu plynulého odlévání oceli s cílem minimalizace emulzifikace strusky do taveniny oceli v průběhu výměny licích pánví a stanovení vhodné pozice F-EMS u plynule odlévaných ocelových bloků.
4) Stanovení teplot fázových transformací ocelí - zejména teplot likvidu a solidu.
5) Získání nových poznatků o probíhajících jevech v průběhu metalurgických reakcí pomocí software FactSage např. při optimalizaci složení rafinační strusky během zpracování oceli na zařízení sekundární metalurgie.
6) Výběr materiálu polymerního modelu pro technologii výroby kovových pěn přesným odléváním, zhodnocení možnosti jeho povrchové úpravy za účelem zvýšení zabíhavosti tekutého kovu do složité dutiny formy.
7) Návrh a dimenzování vtokových soustav s využitím numerických simulací, eliminace výroby neshodných odlitků s ohledem na možnost predikce vybraných typů neshod.
8) Provedení dilatometrických zkoušek a zkoušek mechanických vlastností odlitků ze slitin Fe, Al, Mg, Zn a Cu.
9) Provedení metalografických rozborů u vybraných zkušebních odlitků.
10) Zhodnocení základních technologických parametrů při gravitačním, nízkotlakém a tlakovém lití slin na bázi Al-Si.
11) Optimalizace technologie odstředivého lití do pryžových forem – technologické zkoušky zabíhavosti, vliv teploty lití a formy.
12) Optimalizace složení a přípravy (mísení) formovacích směsí za účelem zvýšení kvality výsledných odlitků a efektivnosti výroby (provedení zkoušek formovacích směsí s křemennými písky s rozdílnou granulometrickou křivkou). Zhodnocení rafinačních a dezoxidačních přísad u slitin železa a slitin neželezných kovů.
*
Výstupem projektu bude:
- zpracování diplomových a disertačních prací,
- publikování zpracovaných dosažených výsledků a výstupů z jednotlivých oblastí metalurgického a slévárenského výzkumu ve formě článků na tuzemských i mezinárodních konferencích.