Cele szkolenia

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

PODSTAWOWE STOPY ŻELAZA



SURÓWKA

– stop żelaza z węglem i

innymi domieszkami o zawartości C>2%,



STAL

– stop żelaza z węglem i innymi

domieszkami o zawartości C<2%,



ŻELIWO

– stop żelaza z węglem i innymi

domieszkami o zawartości C>2%

przeznaczony na odlewy kształtowe,



STALIWO

– stop żelaza z węglem i

innymi domieszkami o zawartości C<2%

przeznaczony na odlewy kształtowe,

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

KLASYFIKACJA STOPÓW ŻELAZA



WĘGLOWE

( NIESTOPOWE )



STOPOWE

( ZAWIERAJĄ

CELOWO WPROWADZONE

DO STOPU PIERWIASKI W

ILOŚCI NAWET DO 30% )

Podstawowe domieszki stopów żelaza :

Krzem ( Si ) , Mangan ( Mn ) ,

Fosfor ( P ) , Siarka ( S )

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

Przebieg procesu wytwarzania stopów żelaza

RUDA

Wstępna przeróbka

rudy

Koncentrat

Redukcja

bezpośrednia

Proces

wielkopiecowy

Złom

Surówka

Mieszalnik

Metal z

żużlem

Przetop

Proces

stalowniczy

Odlewanie
wlewka

Wlewek

Wytwarzanie
odlewów

Odlewy staliwne

Odlewanie
gąsek

Gąski

Topienia żeliwa

Wytwarzanie
odlewów

Odlewy żeliwne

-
produk
t

- proces

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

Podstawowe rudy żelaza



Rudy magnetytowe – zawierają głównie

oraz Fe

( bogactwo rudy od 45 do

70% Fe)



Rudy hematytowe – zawierają Fe

( bogactwo rudy od 40 do 65%Fe )



Rudy limonitowe – zawierają głównie

uwodniony tlenek żelaza– mFe

• nH

(bogactwo rudy od 25 do 50% Fe ),



Syderyty – zawierają głównie węglan

żelazowy – FeCO

( bogactwo rudy od 30

do 40% Fe )

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

Przygotowanie rud do procesu

metalurgicznego



Wstępna przeróbka rudy:
- podwyższenie zawartości Fe w rudzie
- sporządzenie koncentratu rudy o

odpowiednich właściwościach takich

jak temperatura topnienia, porowatość,
wytrzymałość.



Cele te osiąga się przez :
- mieszanie rud o różnych

właściwościach,
- prażenie rud,
- scalanie koncentratu o małej

ziarnistości

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

PROCES WIELKOPIECOWY – BUDOWA WIELKIEGO PIECA

GARDZIE
L

SZYB

PRZESTRO
NSPADKI

GAR

PROFIL

WIELKIEG

PIECA

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

PODSTAWOWE PROCESY



REDUKCJA TELNKÓW ŻELAZA

ZAWARTYCH W KONCENTRACIE
- FUNKCJĘ PODSTAWOWEGO

REDUKTORA PEŁNI TLENEK

WĘGLA

( CO),



ODDZIELENIE OTRZYANEGO

ŻELAZA OD SKAŁY PŁONNEJ

POPRZEZ ICH STOPIENIE
- SKŁANIKI SKAŁY PŁONNEJ

ZOSTAJĄ ZMAGAZYNOWANE W

ŻUŻLU

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

ELEMENTY SKŁADOWE

INSTALACJI WIELKIEGO PIECA



WIELKI PIEC



NAGRZEWNICE POWIETRZA



URZĄDZENIA ZAŁAOWCZE



INSTALACJA ODPROWADZAJĄCA

GAZY WIELKOPIECOWE



URZĄDZENIA DO ODBIORU

ŻUŻLA



URZĄDZENIA DO ODBIORY

SURÓWKI

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

PROCES SPALANIA KOKSU

•SPALANIE ZUPEŁNE

C + O

 CO

•SPALANIE NIEZUPEŁNE

C + 0.5 O

 CO

•REAKCJA BOUDOUARDA

(400 – 950

+ C  2CO

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

REAKCJE REDUKCJI POŚREDNIEJ



REDUKCJA TLENKÓW ŻELAZA W

WIELKIM PIECU PRZEBIEGA

STOPNIOWO OD TLENKÓW

WYŻSZYCH ( O WYŻSZEJ

ZAWARTOŚCI TLENU ) AŻ DO

ŻELAZA METALICZNEGO



DLA T> 573

 Fe

 FeO  Fe

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

REAKCJE REDUKCJI POŚREDNIEJ

( 450 < T < 950

C )

3Fe

+ CO  2Fe

+ CO

2Fe

+ 2CO  6FeO + 2CO

6FeO + 6CO  6Fe + 6CO

3Fe

+ 9CO  6Fe +

9CO

- Q

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

REAKCJE REDUKCKCJI BEZPOŚREDNIEJ

( T > 950

C )

Powyżej 950

C cały powstały CO

przechodzi w

•REAKCJA REDUKCJI BEZPOŚREDNIEJ

– ETAPY SKŁADOWE PROCESU

FeO + CO  Fe + CO

+ Q

+ C  2CO – Q

_____________________________

FeO + C  Fe + CO -

UWAGA !

Niesłusznie odnosi się wrażenie, że
reduktorem jest węgiel

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

Obecność

w surówce



WYNIK REDUKCJI TLENKÓW W

PROCESIE WIELKOPIECOWYM



SiO

+ 2C  Si + 2CO + Q



MnO + C  Mn + CO + Q



+ 5C  2P + 5CO + Q

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

SIARKA W SURÓWCE



Podstawowym źródłem siarki ( S )

jest koks ( zawiera do 1,2%S )



Formy występowania siarki

- FeS – rozpuszczony w surówce,
- MnS – tylko częściowo

rozpuszczony w

surówce

- CaS oraz MgS – rozpuszczone w

żużlu

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

Proces odsiarczania surówki



Wymaga istnienia nadmiaru

niezwiązanych tlenków CaO lub

MgO w żużlu ( zasadowość żużla

mierzona stosunkiem CaO/ SiO

1.2 – 1.3 )



Musi być zapewniona odpowiednia

masa żużla



Odpowiednie warunki termiczne w

dolnej części wielkiego pieca

( reakcja endotermiczna )



Atmosfera w wielkim piecu musi

być redukująca ( obecność CO)

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

Reakcja odsiarczania

FeS +CaO + C  Fe + CaS + CO

MnS +CaO + C Mn +

CaS+CO+ Q



Warunki przebiegu
- żużel zasadowy ( CaO/SiO

>1.2 )

- atmosfera redukująca
- wysoka temperatura ( reakcja

endotermiczna )

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

Bilans materiałowy(1 t

surówki )



Materiały

wsadowe



Ruda

- 2.0-2.5 t



Koks

- 1.0 t



Topniki - 0.5 t



Powietrze-

(T=1100

p=0.2-0.3MPa)



Produkty



Surówka

- 1t



Żużel - 0.6t,



Pyły

- 0.08t



Gaz WP - 3250

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

Klasyfikacja surówek



SURÓWKI

ODLEWNICZE

HEMATYTOWA (H)

NORMALNA (N)

FOSFOROWA (F)

NA WALCE ( W)



SURÓWKI

PRZERÓBCZE

PRZERÓBCZA ( P1)

PRZERÓBCZA

( P2 )

15.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat.PP

METODY REDUKCJI

BEZPOŚREDNIEJ



POZWLAJĄ NA OTRZYMANIE

CZYSTEGO ŻELAZA W STANIE

STAŁYM ( GĄBKA ŻELAZNA ),



REDUKTORAMI TLENKÓW

ŻELAZA W TYCH PROCESACH

SĄ :
- H

- CH

- CO

Document Outline