Temat: Klasyfikacja stopów żelaza z węglem.
1. Rudy żelaza
Żelazo występuje w przyrodzie w postaci związków chemicznych (z tlenem i siarką). Takie żelazo nazywamy rudami. W rudach oprócz żelaza występują zanieczyszczenia takie jak: wapień, piasek, glina.
a) Magnetyt (Fe3O4) – zawiera 60-72% żelaza, najbogatsza ruda żelaza, kolor czarny lub stalowoszary z połyskiem metalicznym, wykazuje właściwości magnetyczne, (pochodzenie – Rosja, Szwecja, USA) b) Hematyt (Fe2O3) – zawiera 40-70% żelaza, kolor ciemnoszary lub czerwony, występuje w wielu odmianach (Rosja, USA, Hiszpania, Maroko)
c) Limonit (2Fe2O3 * 3H2O) – zawiera 20-50% żelaza, kolor brunatnożółty, budowa ziarnista lub zbita, najbardziej rozpowszechniona ruda (Polska – Radom, Kielce, Częstochowa, Francja) d) Syderyt (FeCO3) – zawiera 25-48% żelaza, kolor żółtawoszary, żółtawobrunatny z połyskiem, budowa krystaliczna lub ziarnista zmieszana z gliną (Anglia, Polska – Zawiercie, Radom, Częstochowa, Podkarpacie).
2. Stopy żelaza z węglem
Produkcja stopów żelaza z węglem opiera się na dwustopniowym procesie hutniczym. W procesie wielkopiecowym wytwarza się z rud surówkę zawierającą węgiel w ilościach 3,2-4,5%
a) Surówka biała – węgiel związany chemicznie z żelazem, tworząc węglik żelaza Fe3C, związek zwany cementytem, (do produkcji stali)
b) Surówka szara – węgiel jest wydzielony w postaci grafitu w formie płatków, (do produkcji żeliwa) c) Stal - to stop żelaza z węglem i innymi pierwiastki, obrobiony plastycznie i cieplnie o zawartości węgla do 2%,
d) Staliwo – to stal o zawartości do 2%, niepodana obróbce plastycznej i oddana w formie odlewniczej, e) Żeliwo – to stop odlewniczy żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, zwykle o zawartości węgla 2,1 – 6,6%
3. Otrzymywanie białej lub szarej surówki zależy od:
- rodzaju składników stopowych, które dodajemy do wielkiego pieca
- szybkości stygnięcia
4. Duża zawartość węgla w takim stopie (surówce) powoduje że:
- jest kruchy i niepodatny do obróbki plastycznej
- ma dobre właściwości odlewnicze, dlatego stosujemy go na odlewy po odpowiednim przygotowaniu.
5. Proces wielkopiecowy
Opis: 1 - wylot gazów, 2 - zsyp, 3 - gardziel, 4 - obudowa z urządzeniem do chłodzenia, 5 - doprowadzenie gorącego powietrza, 6 - dysze, 7 - spust surówki, 8 - gar, 9 - kadź na żużel, 10 - spust żużla, 11 - okrężnica, 12 - szyb, 13 - podajnik wsadu
1) wysokość do 30 m, a średnica do 8 m,
2) pojemność użyteczna materiału wsadowego do 1500 m3
3) ściany wielkiego pieca są z materiałów ogniotrwałych
4) w wielkim piecu dochodzi do 1900 oC
5) wsadem są rudy żelaza (Magnetyt, Hematyt, Limonit, Syderyt), koks, topniki (najczęściej kamień wapienny i dolomitowy) to produkt przyspieszający i ułatwiający proces przetopu złoża rudy, umożliwiający szybkie wydzielenie skały nieużytecznej (płonnej) z rudy. Topniki łącząc się ze skałą płonną tworzą tzw. żużel wielkopiecowy, gorące powietrze
6) produktem są gazy wielkopiecowe używane do ogrzewania powietrza do pieca oraz żużel stosowany do wyrobu cegieł i żużlobetonu
7) wydajność wielkiego pieca to 250 – 2000 ton surówki na dobę
8) wielki piec pracuje ciągle od 2 do 3 lat