Transcript Vyroba zeleza

Výroba
železa a oceli
Suroviny
Železná ruda (je tvořena převážně
kyslíkatými sloučeninami železa):

Fe2O3 – krevel (hematit)

Fe3O4 – magnetovec (magnetit)

Fe2O3 . nH2O – hnědel (limonit)

FeS2 – pyrit
Železná ruda
Suroviny

Koks (z černého uhlí) - je to téměř čistý uhlík a
slouží k redukci oxidů železa

Vápenec CaCO3 – napomáhá utvoření tzv.
strusky z hornin, které doprovázejí železnou
rudu.

Doprovodné horniny železné rudy se nazývají
hlušina a z větší části se před navážkou do
vysoké pece odstraňují.
Vysoká pec
Až 40m vysoká,
 15m široká šachtová
pec
 z oceli
 uvnitř je vyzděna
ohnivzdornými cihlami
 Pracuje nepřetržitě až
10 let.
 Ostravsko, dříve
Kladensko

ruda, koks, struskotvorné přísady
Vysoká
pec
kychta
200 °C
400 °C
900 °C
šachta
Rozpora
1400 °C
nístěj
1600 °C
Zarážka
2000 °C
http://www.youtube.com/watch?v=KsyDQy0djs4&feature=related
Reakce, které probíhají ve
vysoké peci
Vysoušení surovin:
Fe2O3 . nH2O → Fe2O3 + nH2O
Spalování koksu:
C + O2 → CO2
CO2 + C → 2 CO
+393 kJ/mol
- 172 kJ/mol
Redukce železa (nepřímá redukce):
3 Fe2O3 + CO → 2 Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + 4 CO → 3 Fe + 4 CO2
FeO + CO → Fe + CO2
Reakce, které probíhají ve
vysoké peci
Redukce železa (přímá redukce):
Fe2O3 + 3 C → 2 Fe + 3 CO
Fe3O4 + 4 C → 3 Fe + 4 CO
FeO + C → Fe + CO
Surové železo a struska

Struska chrání povrch roztaveného železa
před oxidací.

Vypouštění (tzv. odpich) surového železa a
strusky ze spodní části vysoké pece se provádí
vždy asi po dvou hodinách.

Surové železo obsahuje příměsi: asi 4% C, dále
hlavně Mn, Si, P, S. Je velmi tvrdé, ale křehké.
Odlévá se do forem (litina) a vyrábějí se z
něj topná tělesa, části strojů, potrubí apod.,
ale většina se dále upravuje na ocel.
Odpich železa
Výroba oceli
 Pro
zlepšení vlastností surového železa
se provádí v ocelárnách tzv.
zkujňování (to je odstraňování většiny
příměsí uhlíku a dalších prvků).
 Základní
způsoby výroby oceli:
a) v konvertorech,
b) v Martinských pecích,
c) v elektrických pecích.
Konvertor pro výrobu oceli
- nejnižší kvalita, nejlevnější; nástrojové oceli
surové železo
(1200 °C)
přívod
vzduchu
spalování Si, Mn, Fe
(propal), C
30 min
Siemens-Martinská pec (nístějová)
- kvalitní ocel
4 - vsádka – surové železo, šrot, vápenec
Elektrická pec (oblouková, indukční)
- nejkvalitnější ocel, drahé
Ocel

Pomalu ochlazovaná (popouštěná) je méně
tvrdá a dobře ohybatelná.

Prudce ochlazená (zakalená) je tvrdá, ale
lámavá.

Podíl uhlíku je maximálně 1,7%.

Čím více uhlíku ocel obsahuje, tím je tvrdší.

Vlastnosti oceli se vylepšují také přidáním
malých množství některých dalších kovů
(chromu, niklu, vanadu, wolframu aj.).
Druhy ocelí
Další úpravy oceli
Legování
 Přídavek kovů pro zlepšení vlastností





Nerezová ocel – Cr, Ni, Mo
Pancéřová ocel – Mn
Magnetická ocel – Al, Co, Ni
Pružinová ocel – Cr
Karoserie aut - V
Další úpravy oceli
Kalení
 Rychlé chlazení –velmi tvrdá, odolná, pružná,
ale křehká ocel – nástroje, ocelové
konstrukce
Popouštění
 Pomalé chlazení – tvrdá, méně pružná,
snadno ohybatelná ocel – nástroje, strojní
součásti