Transcript A vasgyártás

A vasgyártás
8.osztály
Mióta ismeri az ember a vasat?
A legáltalánosabb ősi felfogás szerint a vas égi
eredetű; az ég ajándékozta az emberiségnek. A vas
iránti tisztelet visszanyúlik a meteorvasakkal való
első találkozásokig, tehát több ezer éves.
 Bizonyos tehát, hogy az ember és a vas legalább
3000-4000 évvel Kr.e. már találkozott.
 A vas terjedésében döntő volt, hogy a vasérc Földünk
minden táján megtalálható. A vas a legelterjedtebb
nehézfém; a szilárd földkéreg 4,7%-át alkotja.

Mióta használja az ember a vasat?
Az is bizonyos, hogy az ember hamarosan megszerette a
vasat, és képes volt a "földből" is kinyerni és
sokféleképpen hasznosítani.
 A kultúrtörténet azonban a vaskorszak kezdetét csak
Kr.e. 1200 tájától számítja. Ekkortájt vált a vas
felhasználása általánossá.
 Kr.e. 3000 körüli egyiptomi sírokban is találtak 7,5% Nitartalmú meteorvasból melegen kovácsolt
vasgyöngyöket.
 Cheops-piramis kövei közül viszont olyan vaskés került
elő, amelyik nikkelmentes, tehát nem valószínű, hogy
meteorvas.

A vaskohászat kezdetei
(vasbucagyártás)
 Ősi
időkben a vasércekből
gödrökben, domboldalba vájt,
agyaggal tapasztott üregekben -bucakemencékben -faszéntűzben, a faszén széntartalmával redukáltak
vaskristályokból és salakszemcsékből
összeállt masszát, ún. nyers
bucavasat.
A honfoglaló magyarság
vaskohászati ismereteiről
Római források szerint amikor a rómaiak
Pannónia népeivel közelebbről
megismerkedtek, itt már fejlett vasipar
volt, fejlett bucakohászat folyt.
 Honfoglaló őseink az ural-altáji népek
magasfokú vaskohászati tudását
magukkal hozták a Kárpát-medencébe,
ahol ugyancsak fejlett vaskohászatot
találtak.

A vasgyártás fejlődése







A bucagödrök és a bucakemencék több mint ötezer éven át
szolgáltatták a földkerekség csaknem minden táján a
kovácsolható vasat,
A fújtatóteljesítmény fokozása, a kemencék magasítása és
a hőkihasználás javulása következményeképp nőtt a
kemencében uralkodó hőmérséklet,
minek folytán a vaskristályokban több C oldódott, és a vas
megolvadt.
Hígfolyós és csapolható lett. Neve: nyersvas.
Tőle salakolvadék alakjában különültek el az érc nem
redukálódott kísérőásványai.
A bucakemencéből vasolvasztó lett.
Európában ez a fordulat a 14. század elejére tehető.
A vasgyártás napjainkban
Alapanyagok: vasérc
salakképző (mészkő)
koksz (szén)
forró levegő (oxigén)
 Helyszín: vaskohó
 Termékek: nyersvas
salak
torokgáz
Videó: vasgyártás

Nevezd meg a vaskohó részeit!



Torok: a nagyolvasztóprofil
legmagasabban elhelyezkedő
eleme, itt adagolják be a
vasérc, a koksz és a
salakképző anyagok
meghatározott arányú
keverékét, és itt távozik el a
torokgáz.
Akna: a nagyolvasztó
csonkakúp alakú része, a
kemence legnagyobb eleme.
Itt játszódnak le a kémiai
reakciók.
Szénpoha: viszonylag rövid
hengeres rész, itt játszódnak
le a salakképződési
folyamatok.



Nyugvó: itt már gyakorlatilag
csak folyékony
halmazállapotú fázisok
vannak (kivéve a kokszot).
Fúvósík: a medence felső
részén van. Itt helyezik el
körben a levegő befújására
alkalmas fúvókákat. Ez az a
hely, ahol a koksz oxidációja
(elégése) megtörténik, hő
fejlődik és redukálógáz
képződik.
Medence: a nagyolvasztó
gyűjtő eleme. Itt gyűlik össze
a folyékony nyersvas és salak.
Milyen kémiai folyamatok zajlanak
a kohóban?
 A szén
égése:
C + O 2 = C O2
 Az izzó szén redukálja a vasércet, és a széndioxidot:
3C + Fe2O3 = 2 Fe + 3CO
C + CO2 = 2CO
 A szén-monoxid redukálja a vasércet:
Fe2O3 +3CO = 2 Fe +3CO2
Acélgyártás
A Siemens-Martin-eljárást az Émile Martin
és Pierre Martin testvérpár
szabadalmaztatta 1864-ben. Az eljárás
nevében a Siemens nevet a Siemens
testvérek által szabadalmaztatott, és itt
felhasznált váltakozó lángjárású
regeneratív tüzelési rendszer magyarázza.
 A módszer lehetővé teszi folyékony
nyersvas és ócskavas felhasználását is.
 A gyártási folyamat két lépcsőből áll:
oxidáló és egy redukáló szakaszból.

A
konverteres acélgyártási
módszerek közül mára az
oxigénbefúvásos módszer maradt
meg. Ennek az eljárásnak első
képviselője az LD-konverter volt,
 Az LD-eljárás az ausztriai LinzDonawitz – az eljárás kidolgozásának
helyének – kezdőbetűit takarja.
Az acél megmunkálása
Az acél a vas legfontosabb ötvözete, fő
ötvözője a szén, amiből legfeljebb 2,11
tömegszázalékot tartalmaz.
Ötvözőként sok más elem is használatos. A
szén és más elemek növelik az acél
szilárdságát, egyben csökkentik
képlékenységét. Különböző fajta és
mennyiségű ötvözőkkel az acél olyan
tulajdonságait lehet megváltoztatni, mint
a keménység, rugalmasság, hajlékonyság,
szilárdság, hőállóság, savállóság,
korróziómentesség.
A hőkezelés

A hőkezelés célja a fémek, ötvözetek
bizonyos alaptulajdonságainak, többnyire
mechanikai tulajdonságainak módosítása
(keménység, szívósság stb.). A hőkezelés
alapformulája szerint a fémet felmelegítik
adott hőmérsékletre, ott hőntartják, majd
meghatározott sebességgel lehűtik.
Hőkezelés során a fém mindig szilárd
halmazállapotú, az eljárás során
összetétele nem változik meg,
Az edzés
Az edzés célja az acél keménységének
fokozása. Edzéskor az acélt közel 1000 oCra hevítik, majd hirtelen lehűtik.
oC
a)hevítés
b)hőntartás
c) hűtés
1000
500
a.)
b.) c.)
t
A megeresztés
A megeresztés célja az edzéskor elvesztett
szívósság helyreállítása.
oC
a)hevítés
b)hőntartás
c) hűtés
1000
500
a.) b.)
c.)
t
A nemesítés
A
szerkezeti acélokon
alkalmazott edzést és
megeresztést együtt
nemesítésnek nevezzük.
 A nemesítés célja tehát az
eredeti állapotnál nagyobb
szilárdság és keménység
kialakítása jó szívóssági értékek
mellett.
Az acélok ötvözése
 Az
ötvözőanyagok helyes megválasztásával az acélok tulajdonságai a
legkülönbözőbb irányokban
fejleszthetők.
 Az acélok ötvözéséhez
leggyakrabban szilíciumot (Si),
mangánt (Mn), krómot (Cr), nikkelt
(Ni), molibdént (Mo), vanádiumot (V)
és wolframot (W) használnak.
Az ötvözőelemek hatása
Tulajdonság
Ötvözőelem
Si
Mn
Cr
Ni
Mo
W
+
++
++
++
+
+
+
++
+
+
++
+
+
+
0
+
0
0
0
Melegszilárdsá
g
+
0
+
++
+
Kopásállóság
+
+
+
+
+
+
0
++
+
++
0
+
Keménység
Szilárdság
Rugalmasság
Rozsdaállóság
– csökkenő hatású
+
+ növelő hatású
++ ++
+
+
0 hatástalan