Gyártóhelyek jelölése az 1800-as évek végétől 2000-ig

A jelentősebb hazai nagyvasúti síngyártó helyek termékeit mutatja az 1. ábra, amely a MÁV Szolgáltató Központ Zrt. Logisztikai Központ ludasi raktárbázisán készült.
Az ábrán bemutatott síneken olvasható gyártóhelyeket és a gyártástechnológiára utaló rövidítéseket az 1. táblázatban adom meg.

A síngyártás kezdetén, az 1800-as évek végétől rendkívül egyszerű volt a helyzet, mivel a gyártók nem használtak rövidítéseket a gyártóhely megjelölésére, például: Diósgyőr, Ózd stb. jelölés teljesen egyértelmű volt. A későbbiekben a helyzet megváltozott, az alkalmazott rövidítések bevezetése megnehezítette a gyártók felismerését.
Napjainkban az UIC döntvényben és az MSZ EN sínszabványban előírt jelölések két részből állnak. A síngerinc egyik oldalára behengerelve kell feltüntetni a gyártóműre, gyártási módra (csak az UIC előírás szerint), anyagminőségre, sínprofilra vonatkozó adatokat. A síngerinc másik oldalán meleg bélyegzéssel viszik fel az adag- vagy hengerlési számot, kiegészítve az acél leöntésére vonatkozó adatokkal.
A gyártástechnológiára utaló
jelölések áttekintése
A gyártástechnológiára utaló jelöléseknél minden esetben rövidítéseket, a ké­sőb­b­iek­­­ben grafikus megjelenítést alkalmaztak, és e jelölések műszaki, kohászati ismeretek nélkül nehezen értelmezhetők.
Az 1. táblázat harmadik oszlopában szereplő BA, I.T.A, MA jelölések: Bessemer, Thomas és a Siemens–Martin-acélgyártás megnevezéseit rövidítik. A továbbiakban ezeket az acélgyártási eljárásokat ismertetem röviden.

Bessemer-eljárás

Az ipari méretekben megvalósuló, első folyékony acélgyártási technológia, a Bessemer-eljárás bevezetése 1855-re tehető.

A 2. ábrán látható konverterbe beöntik a folyékony nyersvasat, majd alulról levegőt fúvatnak át a rendszeren. A levegő beáramoltatása miatt, találóan, szélfrissí­téses eljárásnak nevezik. A levegő oxigén­tartalma kioxidálja a nemkívánatos elemeket, s e folyamatok oxidációs hője biztosítja a kívánt hőmérséklet elérését. Az acél kicsapolása a konverter billentésével történik.
Az eljárás termelékenysége nagyon jó. Hátránya, hogy kénteleníteni és foszfortalanítani nem lehet ezzel az eljárással, valamint a kemencefenék tartóssága rendkívül kicsi.

Thomas-eljárás

A Thomas-eljárás bevezetését 1878-ra teszik. Az eljárás elve, a kemence felépítése hasonlít a Bessemer-eljáráshoz. A lényeges eltérés a kemence tűzálló bélésének anyagában van. A Bessemer-eljárásnál ugyanis savas kémhatású szilikabélést, míg a Thomas-eljárásnál bázikus kémhatású magnezitfalazatot alkalmaznak.
A bázikus falazat alkalmazásakor lehe­tőség kínálkozik bázikus salakképző anyag, mész adagolására, és így foszfortalanítani és kénteleníteni is lehet.
Az eddig leírtak alapján nem véletlen, hogy a Thomas-eljárást a nagy foszfortartalmú nyersvasak feldolgozására dolgozták ki.
A Thomas-eljárás kritikus eleme – a Bes­se­mer-eljáráshoz hasonlóan – a kemence­fenéknek nem megfelelő tartóssága volt.

Siemens–Martin-eljárás

Az 1865-ben a Siemens és Martin testvérpár által megalkotott acélgyártási technológia alapjaiban tér el a Bessemer- és Thomas-eljárástól.
E módszer szerint a szükséges hőmennyiséget – akár 100%-ban is, az ilyen tí­pusú, ún. lángkemencéknél ez idáig alkalmazottakhoz hasonlóan – olaj-oxigén, földgáz-oxigén égőkkel biztosítják.
Az eljárás forradalmi újítása az ún. regeneratív tüzelés bevezetése, melynek elve a 3. ábrán követhető nyomon. A regeneratív tüzeléskor a kemencetérből távozó forró füstgázt rácsos szerkezetként kialakított tűzálló téglákon vezetik keresztül. A tűzálló téglák felhevülnek, átveszik a füstgáz hőtartalmának jelentős részét. Ezután váltanak a tüzelés irányán, az égéshez szükséges levegőt a felhevített tűzálló téglákra vezetik, így az égőkhöz már előmelegített levegő érkezik.
A rövidítve SM-eljárásnak nevezett tech­nológia nem érzékeny a betétanyagokra, akár 100%-ban ócskavas, vashulladék feldolgozására is képes.

A kemence általában nem billenthető, a csapolás a kemence hátfalán kialakított, az olvasztás során tűzálló masszával betömött, a csapoláshoz kibontott csapoló­nyíláson keresztül történik.
Az eljárás hátránya a relatíve kis termelékenység, valamint a hőmérséklet-vezetésnél mutatkozó nehézségek.

Az SM-eljárás közel egy évszázadon át az uralkodó acélgyártási technológia volt.
Idővel az acélgyártási technológiára utaló betűs rövidítéseket felváltották a még nehezebben értelmezhető grafikus je­lölések. A 2. táblázatban a gyártóműi rö­vidítések mellett az alkalmazott acélgyártási technológiához tartozó grafikus jelöléseket adom meg.

A  táblázat adatai alapján megállapítható, hogy az alkalmazott grafikus jelölések három típusa ismert: teljes négyzet, alul, illetve oldalt hiányos négyzet. Az egyes grafikus jelölések az LD, ívfényes elektro- és SM acélgyártási technológiákat rövidítik. A táblázatból az is megállapítható, hogy Diósgyőrben a három acélgyártási mód mindegyikét alkalmazták, a Siemens–Martin-eljárást követte a Kombinált Acélműben bevezetett LD és ívfényes elektro-acélgyártás.
A Siemens–Martin-eljárást már ismertettem, a továbbiakban az LD és elektroacél-gyártási technológiákat mutatom be röviden.

LD-eljárás

Az 1952-ben bevezetett LD-eljárás napjainkban a világon legelterjedtebb acélgyártási technológia. Az eljárást a szomszédos Ausztriában fejlesztették ki. Az LD rövidítés a Linz és Donawitz nevekből áll; Linzben és Leoben elővárosában, Donawitzon vannak acélművek, így a rövidítés nem szorul további magyarázatra.
Az eljárás alapötlete az, hogy amikor a Bessemer- és Thomas-eljárásoknál a termelékenység fokozása érdekében elkezdték a befúvatott levegő oxigéntartalmát növelni, a kemence fenékrészének tartóssága kritikus szint alá csökkent, ezért az oxigénbevitelt nem alulról, hanem felülről, egy lándzsa alkalmazásával oldották meg.
A 4. ábrán az LD-eljárás látható.

Az LD-eljárás betétanyaga döntő mértékben folyékony nyersvas, de lehetőség van korlátozott mennyiségben, 10-20% között, hulladék vas feldolgozására is.
A billenthető konverterbe először hulladék vasat adagolnak, majd erre ráöntik a folyékony nyersvasat. A konvertertestet függőleges helyzetbe állítják, leengedik a lándzsát, és elkezdik a nagy tisztaságú (>99%-os), közel 10 bar nyomású oxigén befúvatását. Az oxigénbefúvás során nagy sebességgel lejátszódó, hőtermelő, oxidációs folyamatok eredményeképpen egyrészt kiégnek a szennyező, káros anyagok, másrészt a hőmérséklet a megkívánt 1600 ˚C fölé emelkedik.
A fúvatás befejezését a csapolás követi. A konvertert megbillentik, és a 4. ábrán látható csapolónyíláson keresztül az acélt üstbe csapolják. Az üstbe előzőleg beadagolják a végső összetétel beállításához szükséges dezoxidáló, ötvözőanyagokat.
Az LD-eljárás óriási előnye, hogy egy 100 t-ás acéladag előállítási ideje kb. 1 órát vesz igénybe, ugyanez az érték a klasszikus Siemens–Martin-eljárásnál kb. 8 óra, azaz a termelékenységben nagyságrendi a különbség.
Megemlíthető még, hogy az LD-konverter a sínacélok gyártásának a mai körülmények között legjobban megfelelő berendezése.

Elektroacél-gyártás

Az elektroacél-gyártásnál – a Siemens–Martin-eljáráshoz hasonlóan – a szükséges hőmennyiséget külső forrásból, elektromos energia bevitelével biztosítják. Az elektromos energia bevitelének legelterjedtebb formája a villamos ív, kis túlzással egy gigantikus hegesztőberendezésről beszélhetünk.
Az indukciós hevítés az öntödék kedvenc olvasztási módszere.
Az ívfényes elektrokemence rajzát az 5. ábrán látjuk.

Az eljárás nem érzékeny a betétanyagokra, általában hulladék vas, gyakran ötvözött hulladék vas átolvasztására használják.
Az ívkemencék billenthetőek, és számos esetben a kemencetető és az elektródák kifordíthatóak, ezzel lehetőség nyílik a betét gyors, biztonságos beadására, az ún. kosaras adagolás alkalmazásával.
Az ívfényes elektroacél-gyártás legnagyobb előnye, hogy a redukáló periódus megvalósításának feltételei a lehető legjobbak. Lángkemencében az oxigénszegény atmoszféra kialakítása nehézségekbe ütközik, mivel a gáz-, illetve olajégők működtetéséhez szükséges oxigén egy része bekerül a kemencetérbe, ezzel akadályozza a redukáló atmoszféra kialakulását.

Az ívkemencék nagy tisztaságú, ötvözött acélok ideális gyártóberendezései.
Az utóbbi időben egyre nagyobb számban alkalmazzák a szuper nagy teljesítményű, ívfénnyel és földgáz-oxigén égőkkel is fűtött, egy kisebb város elektromos teljesítményével egyenértékű UHP, SHP néven ismert kemencéket.
Az acélgyártási technológiák közül az ezredfordulóra az LD-eljárás, valamint az ívfényes elektroacél-gyártás vált uralkodóvá, a Bessemer- és Thomas-eljárás teljesen visszaszorult, a Siemens–Martin-eljárás sem tekinthető a síngyártás ideális módsze­rének.
Az eddigiek alapján nem véletlen, hogy a mai, korszerűnek mondott EN sínszabványok már nem is adnak utalást az acélgyártási technológiára, természetesnek veszik, hogy egy korszerű síngyártó üzemben az LD vagy az ívfényes elektroacél-gyártási technológiát alkalmazzák.
A gyártástechnológiára utaló jelölések részbeni elmaradása mellett a jelölési rendszer még összetettebbé vált. A gyártóra, gyártási évre, a sínprofilra, az acélminőségre vonatkozó adatok mellett utalást találunk az acéladagra, a folyamatos öntésre is. E folyamatok értelmezéséhez további kohászati technológiai ismeretekre van szükség.
A síneken látható jelölések – az ezredfordulóra – a gyártó és gyártási év megadása mellett egyre bővebb információ közlésére váltak alkalmassá. Napjainkra a jelöléseket szabványosították. Az alkalmazott jelöléseket a MÁV ME UIC 860:2000 döntvény és az MSZ EN 13674-1:2011 szabvány alapján ismertetem, és a 3. táblázat foglalja össze.

Az UIC döntvényben és az MSZ EN sínszabványban előírt jelölések két részből állnak, a síngerinc egyik oldalára behengerelve kell feltüntetni a gyártóműre, gyártási módra (csak az UIC előírás szerint), anyagminőségre, sínprofilra vonatkozó adatokat. A síngerinc másik oldalán melegbélyegzéssel viszik fel az adag- vagy hengerlési számot, kiegészítve az acél leöntésére vonatkozó adatokkal.
A síngerincbe hengerelt jelölések – a 3. táblázat adatai figyelembevételével – az UIC döntvény alapján sorban TZ: a Trineci Vasmű, 85: a gyártási év 1985, UIC 54: a sínprofil, a jobbról nyitott négyzet a Siemens–Martin-eljárás, a két párhuzamos nem egyenlő hosszúságú vonal az R260 sínminőség rövidítése. Az MSZ EN szabvány szerint DO: a Voest Alpine Donawitzi Acélműve, a két párhuzamos vonal az R260Mn sínminőség, 96: a gyártási év: 1996, a 60 E1: a sínprofil rövidítései.
A 3. táblázat alján lévő jelölésrendszerben csak a K és a 07 III szorul magyarázatra, a K a Katowicei Acélmű, a 07 III a 2007. év, március, vagyis a gyártási év és hónap rövidítései.
A legutóbbi kiadású MSZ EN 13674-1:2011-es szabványban már nem szerepel gyártástechnológiára utaló jel előírása, mivel ma már természetesnek mondható, hogy egy korszerű síngyártó üzem nem alkalmaz Siemens–Martin-eljárást, illetve az üstmetallurgiai eljárások bevezetésével az alkalmazott primer acélgyártási technológia módja már nem releváns.
A síngerinc másik oldalára me­leg­bé­lyeg­zéssel felvitt jelölések értelmezéséhez további magyarázat szükséges.
A vaskohászati technológiákban az egyszerre olvasztott és öntött, általában 80–120 t tömegű acélmennyiséget adagnak nevezzük. Az egy adagból gyártott sínekről megfelelő öntéstechnológia alkalmazásakor joggal tételezzük fel, hogy mechanikai tulajdonságaikban homogének lesznek, ezért minden egyes adagot külön-külön, a csak rá jellemző adagszámmal vagy a vele egyenértékű hengerlési számmal látják el. Az egy adagból gyártott sínek jellemzőinek meghatározásához mintát vesznek a tárgyi adagból, és meghatározzák annak vegyi összetételét, keménységét, szakítószilárdságát, nyúlását, kontrakcióját, szövetszerkezetét. A síngyártók 3.1 típusú mű­bizonylattal szállítják a síneket, amiből kiderül, hogy egy adott adagszámra vonatkozóan milyen értékűek voltak a felsorolt paraméterek.
A továbbiakban vizsgáljuk meg az MSZ EN 13674-1:2011 szabvány előírásai sze­rint melegbélyegzéssel felvitt jelölések műszaki információs tartalmát, értelmezzünk egy konkrét, a 3. táblázatban szereplő 5839 A 105 jelölést. Az alkalmazott jelölés két részre bontható: az első négy szám a már ismertetett hengerlési szám, az A betűnek csak elválasztó funkciója van, az utolsó három szám a sínacél leöntési paramétereinek rögzítésére szolgál, ennek értelmezéséhez viszont át kell tekinteni a sínacélok leöntésének módozatait.

Sínacélok öntése

A kemencében megolvasztott acélt öntőüstbe csapolják, majd daruval az acél leöntésének helyére szállítják.
Az acél leöntésének két módja ismert: hagyományos és folyamatos öntés.

Sínacélok hagyományos öntése

A hagyományos öntéskor az acélt az öntő­üstből öntöttvas kokillákba öntik. A kokillában megszilárdult, általában 1–10 t tömegű terméket tuskónak nevezik.
A hagyományos öntésnek két módozata terjedt el: felső és alsó öntés.
Az acélok hagyományos öntésének egyik legnagyobb problémája, hogy egyes tus­kók dermedési, megszilárdulási körülményei lényegesen eltérhetnek egymástól, így minden egyes darabot külön-külön meg kell vizsgálni, ezért az MSZ EN 13674-1:2011 szabvány előírásai szerint a hagyományos öntés sínacélok gyártásakor már nem megengedett.

Sínacélok folyamatos öntése

Az acélok folyamatos öntését az 1950-es évektől fokozatosan vezették be. A folyamatos öntés a hagyományos öntés számos – itt nem részletezett – hátrányát kiküszö­böli. Rendkívül kedvező kihozatala, egyszerűsége révén napjaink meghatározott acélleöntési technológiája lett.
Az acélok folyamatos öntésének menetét a 6. ábrán követhetjük nyomon.

Folyamatos öntéskor az öntőüstből az acél az ún. közbenső üstbe, más néven el­osztóba kerül, melynek feladata a folyékony acél – az ábrán kinagyított – kristályosítókhoz való elosztása. Folyamatos öntéskor a kristályosítók, az öntött szálak száma általában: 3-5.
A vízhűtéses kristályosítókban megindul az acél dermedése. A kristályosítót elhagyva a leöntött acélbuga belső magja még folyékony, a teljes dermedés a szekunder lehűlési zóna végén következik be. A kristályosítóban alakot kapó terméket bugának nevezzük.
A dermedés után az acélbugákat méretre szabják, és a hengerműbe szállítják.
A hagyományos és folyamatos öntés összehasonlítását a 7. ábra mutatja.

Az ábra alapján egyértelműen látható, hogy a folyamatos öntés mennyivel egyszerűbb, tulajdonképpen egyetlen lépcsőben eljut a megkívánt termékhez, a sínbugához. A sínbugák keresztmetszete általában 250 × 350 mm, hosszúságuk 5–10 m.
A sínacélok leöntésének áttekintése után visszatérhetünk a melegbélyegzéssel felvitt jelek elemzésére, pontosabban a 3. táblázatban szereplő, melegbélyegzéssel felvitt utolsó háromjegyű, 105-ös szám elemzéséhez. Az első számjegy, az 1-es a kristályosító számát jelöli, mely a kristályosítóban dermedő acélszálra is vonatkozik. A 05-ös jelölés azt mutatja, hogy az 1-es szál hányadik, jelen esetben 5. bugájáról van szó.
Tételezzük fel, hogy 60-as rendszerű, 120 m hosszú síneket gyártunk, kemencénk 100 t-ás, a hengerlési szám: 1111. Egy 120 m hosszú, 60 kg/m-es sín tömege kb. 7,2 t, vagyis egy 100 t-ás adagból megközelítőleg 14 db sín gyártható. Folyamatos öntéskor az 1-es és 3-as számú kristályosítót üzemeltetjük, tehát a legyártott sínek melegbélyegzős jelölései a következők: 1111 A 101-től 1111 A 107-ig és 1111 A 301-től 1111 A 307-ig.