S rozšiřováním recyklací odpadů a jejich využíváním jako druhotných surovin stejně jako se vzrůstajícím využíváním biomasy v podobě alternativního paliva vznikla potřeba otěruvzdorných ocelí o vyšších tvrdostech než standardních 400–500 HBW, běžně používaných při zpracování hornin a minerálů. To má dva důvody. I když je paradoxně většina recyklátů typu domovního odpadu, plastů, gumy a biomasa výrazně měkčí než typické horniny a minerály, přesto obsahují nezanedbatelné množství nečistot a příměsí (např. písek a jíl v biomase), které pak způsobují při zpracování vysoký otěr.
Druhou podstatnější příčinou je způsob, jakým se recykláty a biomasa převážně zpracovávají. Na rozdíl od minerálů a hornin (lomy, doly, keramika...), které se fragmentizují převážně drcením (kladiva, čelisti, odrazové desky...), se recyklát a biomasa v podstatě stříhají (šrédry, granulátorové a prizmatické nože...). Zatímco při drcení je typické množství otěruvzdorného materiálu „ztraceného“ otěrem v desítkách procent, při stříhání je otěr v řádu jednotek procent a pak se musí daný díl renovovat (většinou přebrousit) nebo vyměnit za nový. Životnost otěruvzdorných dílů je tudíž při recyklaci většinou výrazně nižší než při zpracování minerálů. To vedlo k tlaku používat oceli vyšších tvrdostí než běžných 500 HBW.
Výsledkem bylo používání vysoce legovaných, nástrojových ocelí s tvrdostmi v rozsahu cca 55 až 63 HRC, v závislosti na konkrétní značce oceli a způsobu tepelného zpracování. Výhodou těchto materiálů bylo, že se mechanické obrábění provádělo na „měkkém“ materiálu a teprve pak následovalo tepelné zpracování (kalení a popouštění) dávající konečnou tvrdost. Nevýhodou těchto nástrojových ocelí pak často byla jejich nízká houževnatost, projevující se vyšším rizikem odštípnutí nebo zlomení, zejména v situacích, kdy recyklát nebo biomasa obsahuje větší množství tvrdých příměsí a nečistot. Otěruvzdorné oceli Hardox 600 a Hardox Extreme (57 HRC a 60 HRC) pak nabídly variantu již hotové, tepelně zpracované oceli s houževnatostí ca 20 J respektive 15 J, což je zhruba pětinásobek houževnatosti stejně tvrdých nástrojových ocelí. Vyšší houževnatost znamená nižší odštípávání ostří a takto možnost vícekrát přebrousit nůž před jeho výměnou za nový díl (obr. 2). V případě šrédrů pak vyšší houževnatost znamená vyšší odolnost proti vylomení, pokud se do drtiče dostane větší nebo těžko drtitelný materiál.
Jaký je tedy nárůst otěruvzdornosti ocelí Hardox 600 a Hardox Extreme ve srovnání s ocelí o tvrdosti 500 HBW? Jako vždy to závisí na konkrétním abrazivu a druhu abraze. Zatímco u šrédrů převládá třecí abraze, u rychloběžných granulátorových nožů můžeme uvažovat o rázové abrazi. Nicméně, v průměru lze říct, že nárust životnosti Hardox 600 versus Hardox 500 je cca 60 %, Hardox Extreme versus Hardox 500 pak cca 100 %. V případě, že bychom chtěli srovnat tyto oceli s 12% manganovou ocelí, je nárůst životnosti cca 40% pro Hardox 600 a cca 60% pro Hardox Extreme za předpokladu, že budou při abrazi splněny takové podmínky, aby se manganová ocel povrchově zpevnila na své maximum (cca 530 HBW).
Manganová (hadfieldova) ocel se sice nepoužívá ve šrédrech a granulátorových, případně prizmatických nožích, ale je relativně častým materiálem pro kladiva, která se používají při recyklaci kovového odpadu nebo stavebního materiálu. V případě velkých kladiv pro fragmentizaci autovraků (tloušťky 100 až 120 mm) se ukázalo, že i Hardox 500 (500 HBW) má větší životnost než 12% manganová ocel. Při testech na Slovensku zpracovaly kladiva z Hardoxu 500 cca 14 000 tun, zatímco kladiva z manganové oceli 9 600 tun. Zde je důvodem lepší životnosti Hardoxu 500 pravděpodobně skutečnost, že se manganová ocel v této aplikaci povrchově nezpevňuje na své maximum.
Nejenom recyklace
Hardox 600 a Hardox Extreme samozřejmě nejsou jenom otěruvzdorné materiály určené výhradně pro recyklaci. Postupně se stále víc uplatňují jako otěruvzdornější varianta oceli HBW 500 i v dalších oblastech jako jsou lomy, cementárny, výroba cihel a keramiky, betonárky a výroba prefabrikátů atd. Ideálními aplikacemi jsou neohýbané díly s tloušťkou do cca 25 mm dělené laserem, bez dalšího mechanického obrábění, jako jsou například síta, dna betonárek, skluzy apod. V případě dílů o větších tloušťkách, nad 25 mm, které by se převážně dělily plazmou nebo kyslíkem, je pak nezbytné zhodnotit vliv tepelně ovlivněné oblasti (TOO) na funkčnost daného dílu. Pokud je tvrdost v TOO kritickým parametrem, pak je nutné díl ještě obrábět, případně zvolit jiný způsob dělení, např. vodním paprskem. V blízké budoucnosti lze očekávat rozšíření laserového dělení s vyššími výkony až 30 kW, které umožní dělení větších tlouštěk a takto i zvětší rozsah možných, jednoduše vyráběných dílů. Vždy je také nutné posoudit význam houževnatosti v případě konkrétního dílu. I když je Hardox 600 násobně houževnatější než stejně tvrdá nástrojová ocel, stále má přibližně poloviční houževnatost oproti oceli Hardox 500.
Upgrade z Hardoxu 500 na Hardox 600, nebo Hardox Extreme by měl přinést vždy ekonomický benefit. Ten je založen na skutečnosti, že zatímco průměrný rozdíl cen mezi Hardoxem 500 a Hardoxem 600 činí cca 35 %, pak rozdíl v nárustu životnosti je cca 60 %. Rozdíl v cenách dílů bude ještě nižší v případě jednoduchých, laserově dělených výpalků, jelikož požadavky na dělení jsou v podstatě totožné. Ve vhodných případech lze využít vyšší otěruvzdornosti Hardoxu 600 ke snížení tloušťky (a hmotnosti) daného dílu při zachování stejné životnosti. Takto dimenzovaný díl by mohl být levnější než díl původní, vyrobený z měkčí oceli.
Hardox 600 a Hardox Extreme nabízejí zajímavé zvýšení životnosti otěruvzdorných dílů nejenom v oblasti recyklací. Nicméně, je nutné si uvědomit, že dosažení tvrdosti 600 HBW respektive 60 HRC není zcela bez následků. Dosažení těchto tvrdostí znamená vyšší obsah legujících prvků a zejména obsahu uhlíku. To redukuje houževnatost oceli a zvyšuje nároky na její zpracování. Jedním ze způsobů, jak garantovat požadovanou kvalitu zpracování je využití sítě Hardox Wearparts – firem, které se specializují na zpracování těchto materiálů.
Fotogalerie
