Výroba surového železa a ocelí
| Autor: Tomáš | Škola: SPŠ Ostrov |
| Strany: 3 A4 | Obrázky: ano |
| Dokument stažen: 3761x | Náhled zobrazen: 12619x |
| Stáhnout zazipovaný dokument » | Zpět na seznam » |
| Textový náhled: VÝROBA SUROVÉHO ŽELEZA A OCELÍ 4. Čisté železo je lesklý bílý kov s teplotou tavení 1539oC. Čistého železa se používá jen k některým zvláštním účelům. Jeho příprava je však značně obtížná. Hlavní význam mají však slitiny železa s uhlíkem a jinými prvky. Tyto doprovodné prvky, zejména uhlík, mění podstatně vlastnosti čistého železa. Podle obsahu uhlíku se technická železa rozdělují na železa kujná a nekujná. TECCHNICKÉ ŽELEZO KUJNÉ NEKUJNÉ OCEL TEMPEROVANÁ A TVÁRNÁ SUROVÉ ŽELEZO LITINA LITINA 1. Přehled výroby surového železa Surové železo se vyrábí ve vysokých pecích redukcí železných rud působením paliva, struskotvorných přísad a vzduchu. 2. Železné rudy Železné rudy jsou v podstatě oxidy železa. Technický význam pro průmyslové zpracování ve vysoké peci mají tyto rudy: magnetovec - obsahuje průměrně 40-70% železa a je nejcennější rudou, krevel - obsahuje 40-65% železa, hnědel - obsahuje zpravidla 28-45% železa, ocelek - po vypražení obsahuje 44-58% železa. Při zpracování příliš velkých kusů rudy je větší spotřeba paliva ve vysoké peci a velmi pomalá redukce. Proto se kusové rudy drtí na zrna o velikosti nejvýše 75mm. K drcení se používá válcových, kuželových nebo čelisťových drtičů. 3. Palivo pro vysokou pec Palivo ve vysoké peci dodává - teplo potřebné pro hutní proces, pro redukci a tavení surového železa a přísad – uhlík nebo oxid uhelnatý nutný pro redukci železných rud – vytavenému železu potřebný uhlík, aby mohlo vzniknout surové železo K tavení a redukci se používá hutnický koks. Koks se vyrábí vysokotepelnou karbonizací (tj. zahříváním asi při 1000oC bez přístupu vzduchu) spékavého černého uhlí, popř. s určitou příměsí nespékavého černého uhlí. Dále se může používat elektrická energie jako palivo. Jsou to obloukové elektrické pece, v nichž vznikne potřebné teplo obloukem, který hoří mezi uhlíkovými elektrodami. Do těchto pecí se musí přidávat určité množství dřevěného uhlí nebo koksu, aby do pece přišel uhlík nutný k redukci železných rud a k nasycení železa uhlíkem. 4. Struskotvorné přísady Ve výrobním procesu mají struskotvorné přísady funkci čistící, tj. přebírají z rudy a koksu nežádoucí látky, které se pak usazují jako struska na povrchu roztaveného železa. Struska má pro správný chod vysoké pece velký význam. Chrání surové železo, aby mělo žádané chemické složení a nebylo nadměrně nasycováno uhlíkem a aby nebylo oxidováno vzduchem vháněným do vysoké pece. Struska obaluje totiž kapky, ve kterých stéká surové železo do nístěje. Tam se od železa odděluje a vzhledem k nižší hustotě vyplave na povrch. Přebytečná struska vytéká z pece zvláštním otvorem. 5. Vysoká pec Horní část pece, zvaná šachta, je kuželovitá, protože vsázka nabývá na objemu a při válcovité šachtě by mohla uváznout. Zarážka v dolní polovině pece se opět zužuje, protože objem vsázky se zmenšuje. Nejpodstatnější část pece je podstava, v níž je válcovitá nístěj. Celá pec je vyzděna šamotovými cihlami. V nístěji se shromažďuje vytavené surové železo. Spodní část pece, tj. zarážka a nístěj má ocelový pancíř, který je po venkovní straně neustále chlazen proudem studené vody, aby zdivo tolik netrpělo vysokým žárem. V těchto místech bývá teplota až 2000oC. Ve spodní části zarážky je do pece zaústěno 8 až 16 výfučen, kterými se do pece vhání z kruhového větrovodu ohřátý vzduch. Pod výfučnami je otvor kterým nepřetržitě vytéká z vysoké pece struska. Vysoká pec se zaváží shora sazebnou vsázkami, tj. směsí rudy, koksu a struskotvorných přísad. Vysoká pec je nahoře uzavřena ocelovým kychtovým uzávěrem, který zabraňuje unikání plynů z pece. 6. Vzduch pro vysokou pec Do vysoké pece je třeba přivádět vzduch, aby v ní palivo hořelo a vydávalo potřebný žár. Na 1 tunu vyrobeného surového železa je třeba průměrně 3000m3 vzduchu.Vzduch se do pece vhání buď pístovými dmychadly, nebo turbodmychadly. Vzduch se před vpuštěním do vysoké pece ohřívá ve zděných Cowperových ohřívačích. Cowperův ohřívač je válcovitá stavba z ocelového plechu, nahoře ukončená kopulí a uvnitř vyzděná žáruvzdorným materiálem. 7. Produkty vysoké pece Hlavním výrobkem vysoké pece je surové železo, které se vypouští v intervalech 3 až 6 hodin. Složení vyrobeného surového železa záleží na složení vsázky i na chodu pece a řídí se dalším použitím surového železa. Podle toho rozeznáváme surové železo ocelárenské a slévárenské. Asi 90% produkce surového železa se zpracuje dále na ocel v ocelárnách, které jsou obvykle částí hutního kombinátu. Surová železa slévárenská, určená pro slévárny šedé litiny a ocelárenská železa, která se zkujňují v ocelárnách. Vysokopecní struska je tavenina rudné hlušiny, struskotvorných přísad a popela z paliva. Vysokopecní struska slouží k výrobě některých druhů cementů, cihel, dlažebních kostek, struskové vlny nebo se vyváží na odval. Vysokopecní plyn je cenné palivo. Kromě dusíku a oxidu uhličitého obsahuje i výhřevný oxid uhelnatý a vodík. Po odstranění vodní páry a prachu se ho částečně využije především u pece samé k předhřívání vzduchu a jako paliva buď pro spalovací motory pohánějící pístová dmychadla, nebo k vytápění parních kotlů pro turbíny pohánějící odstředivá dmychadla. Zbytek plynu slouží k výrobě elektrické energie a jako topný plyn v přidružených ocelárnách, koksovnách, válcovnách, kovárnách. 8. Výroba ocelí v konvertorech Podstata výroby oceli v klasických konvertorech je v tom, že se do tekutého surového železa dmýchá atmosférický vzduch nebo vzduch obohacený kyslíkem, anebo směs čistého kyslíku s vodní párou čí oxidem uhličitým. Vzduch se do konvertoru dmýchá dnem, ve kterém jsou četné otvory. Dmýchaný vzduch musí mít takový tlak, aby roztavený kov nemohl vniknout do otvorů dna. Klasické konvertorové pochody se dělí na kyselé a zásadité. Ocel vyrobená v konvertorech má horší jakost než martinské oceli. Obyčejné konvertorové oceli mají totiž větší obsah dusíku, kyslíku a fosforu. Další nevýhodou je závislost na složení surového železa a nemožnost zpracovat větší množství ocelového odpadu. V klasickém konvertoru se nedá vyrobit slitinová ocel. Konvertor je nádoba hruškovitého tvaru, zhotovená z ocelového plechu a sklopná kolem vodorovné osy. Plechový plášť konvertoru je vyzděn kyselinou nebo zásaditou vyzdívkou. Hloubka lázně bývá 400 až 800mm. V konvertorech se zpracovává tekuté surové železo z vysoké pece. Protože vysoké pece a konvertory mají zcela odlišný rytmus práce a rozdíl mezi objemem surového železa vypuštěného při odpichu z vysoké pece a objemem konvertoru je příliš velký, není možno v konvertorech zpracovávat surové železo dovážené přímo od vysokých pecí. 9. Výroba ocelí v martinských pecích Martinská pec (nazývaná též podle svých vynálezců siemens - martinská pec) má plochou nístěj ze žáruvzdorného zdiva, v níž se vsázka, tj. obvykle surové železo s přídavkem šrotu, ohřívá plamenem generátorového plynu a vzduchu, nebo spalováním těžkých olejů. Aby se dosáhlo vysoké teploty (až 1750oC), předehřívá se plyn i vzduch střídavě ve dvou párech regeneračních komor pod pecí, jejichž šamotové kanálkové zdivo bylo předtím rozžhaveno odcházejícími zplodinami hoření. Mezi regeneračními komorami je rezervační zařízení pro měnění směru proudících plynů. Díky vnějšímu přívodu tepla se může v peci zpracovávat surové železo a ocelový odpad v libovolném poměru. Podle druhu vsázky se rozlišuje několik obměn zásaditého Martinova pochodu. A)Odpadový pochod - převážnou část kovové vsázky tvoří ocelový odpad, menší část pevné surové železo. B)Odpadový pochod s tekutým surovým železem - liší se od předešlého tím, že se pracuje s tekutým surovým železem. Tím se zkrátí doba sázení, sníží se spotřeba tepla, celý pochod se zrychlí a zvýší se tím výrobnost ocelárny. C)Rudný pochod - jako vsázky se používá tekutého surového železa a vlastního odpadu. množství surového železa nepřesahuje nikdy 85%, zbytek vsázky je ocelový odpad. 10. Výroba oceli v elektrických pecích Elektrické pece jsou obloukové a indukční. Mezi obloukovými pecemi zaujímá první místo Héroultova pec s přímým obloukem. Elektrický proud z transformátoru přichází do dvou, nejčastěji tří svislých elektrod procházejících klenbou pece. Mezi elektrodou a vsázkou se uzavírá elektrický oblouk. Základní surovinou pro elektrickou pec je především pevný ocelový odpad. Indukční pece lze rozdělit do dvou skupin. A)Nízkofrekvenční - se železným jádrem B)Vysokofrekvenční - bez jádra | |