Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Μεταλλουργία Σιδήρου II – Χάλυβας - Σιδηροκράματα Θεωρία και Τεχνολογία Μάθημα 2: Μέθοδοι Παραγωγής Χάλυβα Δρ. Α. Ξενίδης Ε.Μ. Πολυτεχνείο Σχολή Μηχανικών.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Μεταλλουργία Σιδήρου II – Χάλυβας - Σιδηροκράματα Θεωρία και Τεχνολογία Μάθημα 2: Μέθοδοι Παραγωγής Χάλυβα Δρ. Α. Ξενίδης Ε.Μ. Πολυτεχνείο Σχολή Μηχανικών."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Μεταλλουργία Σιδήρου II – Χάλυβας - Σιδηροκράματα Θεωρία και Τεχνολογία Μάθημα 2: Μέθοδοι Παραγωγής Χάλυβα Δρ. Α. Ξενίδης Ε.Μ. Πολυτεχνείο Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων – Μεταλλουργών Εργ. Μεταλλουργίας

2 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Τύποι σιδήρου - σιδηροκραμάτων  Ορισμοί  Σίδηρος 0 – 0,025 % κ.β. C  Χάλυβας0,025 – 2 % κ.β. C  Χυτοσίδηρος> 2% κ.β. C  Σιδηροκράματα  Δημιουργία κραμάτων  Ρύθμιση χημικής ανάλυσης μετάλλων ή κραμάτων  Κάθαρση μετάλλων ή κραμάτων

3 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Χάλυβες  Κοινοί χάλυβες  Χάλυβες χωρίς προσθήκες (εκτός τις συνήθεις ακαθαρσίες)  Κεκραμένοι χάλυβες ή ειδικοί χάλυβες:  Ελαφρώς κεκραμένοι (όταν οι προσθήκες, είναι συνολικά μικρότερες του 5%)  Ισχυρώς κεκραμένοι (όταν οι προσθήκες είναι μεγαλύτερες του 5%)  Χάλυβες χύτευσης ή χυτοχάλυβες  Χρησιμοποιούνται για απευθείας χύτευση αντικειμένων σε κατάλληλους τύπους  Χάλυβες διαμόρφωσης  Παράγονται μετά την κατεργασία με πλαστική παραμόρφωση αρχικών πλινθωμάτων με μηχανές της μεταλλοτεχνίας

4 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Στάδια χαλυβοποίησης  Δύο στάδια:  Κάθαρση  Αποξείδωση  Στάδιο κάθαρσης (οξείδωση ακαθαρσιών)  Ακαθαρσίες: P, Si, Mn, S, C  Καθαρισμός μέσω οξείδωσης με εμφύσηση οξυγόνου  Η οξείδωση αυτή είναι εξώθερμη

5 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Στάδιο κάθαρσης χάλυβα 2P O 2 = P 2 O 5 ΔΗ o 298 = -356,6 kcal Si + O 2 = SiO 2 ΔΗ o 298 = -210,0 kcal Mn O 2 = MnOΔΗ o 298 = - 92,0 kcal S + O 2 = SO 2 ΔΗ o 298 = - 70,9 kcal Fe O 2 = FeOΔΗ o 298 = - 63,5 kcal C O 2 = COΔΗ o 298 = - 26,4 kcal

6 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Στάδιο κάθαρσης χάλυβα ΣτοιχείοΤ = 298 ο ΚΤ = 1673 ο Κ Si P C S Mn Fe Παραγόμενη θερμότητα οξείδωσης ακαθαρσιών (kcal/kg)

7 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Αποξείδωση χάλυβα  Παραμένουσα ποσότητα οξυγόνου  Τόσο μεγαλύτερη όσο μικρότερη η περιεκτικότητα αυτών των στοιχείων  Υπάρχει ισορροπία του οξυγόνου μεταξύ των δύο φάσεων [FeO] = (FeO) [O] = (O)

8 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Αποξείδωση χάλυβα  Αποβλέπει στη βελτίωση της ποιότητας του χάλυβα  Στο τέλος του 1 ου σταδίου (κάθαρσης) παράγεται χάλυβας, ο οποίος περιέχει  διαλελυμένο Ο  διαλελυμένο N  διαλελυμένο Η  Κατά τη χύτευση:  [FeO] = [Fe] + 1/2O 2  [C] + [O] = (CO) g  [FeO] + [C] = [Fe] + (CO) g ΔΗ o 298 = +36,78 kcal  Κατά τη στερεοποίηση: σοβαρή έκλυση αερίων (άνοδο της στάθμης και υπερχείλιση μετάλλου από το καλούπι, «περιθωριακό» ή «ανήσυχο» μέταλλο) και το πλίνθωμα (παραγόμενο στερεό μέταλλο) περιέχει πλήθος φυσαλίδων  Το FeO που απομένει (τήκεται στους 1371 o C) βρίσκεται στα όρια των κόκκων και προκαλεί μεγάλη ευθραυστότητα του χάλυβα κατά τις εν θερμώ διεργασίες (θερμή έλαση)

9 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Αποξείδωση χάλυβα  Για λήψη «υγιειούς» ή «καθυσηχασμένου» χάλυβα χρησιμοποιούνται αποξειδωτικά (Si, Mn)  Διασπούν το [FeO]  Σχηματίζουν οξείδια, αδιάλυτα στο σίδηρο υπό μορφή σκουριάς  Στο μέταλλο εξακολουθεί να παραμένει μικρή ποσότητα Ο υπό μορφή [FeO] καθώς και Η και Ν  δημιουργία αερίων κατά τη στερεοποίηση  Για πλήρως καθησυχαμένο χάλυβα χρησιμοποιούνται «καθησυχαστικά» Al ή Ti  Ενώνονται με το Οξυγόνο και άζωτο και δίδουν ενώσεις αδιάλυτες στο σίδηρο υπό μορφή σκουριάς  Μέρος των Si, Mn, Al, Ti παραμένει διαλελυμένο στο χάλυβα

10 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Αποξείδωση χάλυβα  Παραμένουσες ακαθαρσίες στον χάλυβα  Φωσφόρος, Θείο  Αποξειδωτικά (Mn, Si, Al, Ti)  O, H, N  Φωσφόρος ( προέρχεται από το μετάλλευμα)  Συνήθως έχει συγκέντρωση στους χάλυβες  < 0,025% (χάλυβα Siemens - Martin)  < 0,015% (χάλυβας από Η/Κ τόξου)  < 0,04 % (χάλυβας Bessemer)  < 0,01 % (χάλυβας LD)  < 0,01 % (χάλυβας OBM)  Προκαλεί ευθραυστότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες (cold shortness)  Στις υψηλές θερμοκρασίες ευνοεί την πλαστική παραμόρφωση

11 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Αποξείδωση χάλυβα  Το θείο (S)  Προέρχεται από τα καύσιμα  Προκαλεί ευθραυστότητα σε υψηλές θερμοκρασίες (hot shortness)  Ρωγμές κατά την πλαστική (εν θερμώ) διαμόρφωση του μετάλλου  Το Si (0,2-0,3%), Mn (0,3%), Al, Ti (0,01-0,05%)  Το Ο παραμένει κατά την πλημμελή αποξείδωση του χάλυβα με τη μορφή εγκλεισμάτων σκουριάς FeO που ελαττώνουν την αντοχή του χάλυβα.  Το N βρίσκεται με τη μορφή νιτριδίων και ελάχιστο ως αέριο  Αυξάνει τη σκληρότητα του κοινού χάλυβα αλλά ιδιαίτερα τη σκληρότητα ορισμένων «κεκραμένων» χαλύβων  Αντίθετα, ελαττώνει την πλαστικότητα  Το Η βρίσκεται με τη μορφή διαλελυμένου αερίου  Προκαλεί χαρακτηριστική ευθραυστότητα  Αποβάλλεται με χύτευση υπό κενό  Πηγή υδρογόνου: η διάσπαση νερού που βρίσκεται με τη μορφή υγρασίας στο scrap

12 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Aποξείδωση χάλυβα  Τρόποι αποξείδωσης  Αποξείδωση με διάχυση  Σε μη αναγωγική σκουριά  [FeO] = (FeO)  [O] = (O)(δηλαδή υπάρχει διάχυση Ο από το μέταλλο στη σκουριά)  Σε αναγωγική σκουριά  (FeO) + (C) = [Fe] + CO  (FeO)   [FeO]  (κατά την ισορροπία)  Εφαρμόζεται στην Η/Κ τόξου  Αποξείδωση με καταβύθιση  Προσθήκη στοιχείων με μεγαλύτερη χημική συγγένεια με το Ο (όπως Si, Mn, Al, Ti)

13 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Στάδιο αποξείδωσης χάλυβα  Αντιδράσεις αποξείδωσης με καταβύθιση 2 [FeO] + [Si] = 2[Fe] + (SiO 2 ) [FeO] + [Mn] = [Fe] + (MnO) 3 [FeO] + 2[Al] = 3[Fe] + (Al 2 O 3 ) 2 [FeO] + [Ti] = 2[Fe] + (TiO 2 )

14 Μεταλλουργία Fe IΙ (Χάλυβας - Σιδηροκράματα) Σύσταση χάλυβα ΣυστατικόΧυτοσίδηρος (%) Μαλακτός Σίδηρος* (%) Σπογγώδης Σίδηρος (%) Μαλακός Χάλυβας (%) Χάλυβας (%) C3,5 – 4,50,0210,12< 1 Si0,5 – 1,50,0900,150,5 Mn0,5 – 2,50,4000,670,5-1,5 S  0,7 0,02 0,05< 0,03 P0,06 - 3,00,100,130,046< 0,03 Fe  97 Φυσικές Ιδιότητες Σκληρός Εύθραυστος Μαλακός Ελατός Όλκιμος Κοκκώδες Υλικό Μαλακός Ελατός Όλκιμος Μαλακός Ελατός Όλκιμος Ακαθαρσίες (SiO 2, CaO, MgO, Al 2 O 3, κλπ) Δεν έχει*10Δεν έχει FeO  15


Κατέβασμα ppt "Μεταλλουργία Σιδήρου II – Χάλυβας - Σιδηροκράματα Θεωρία και Τεχνολογία Μάθημα 2: Μέθοδοι Παραγωγής Χάλυβα Δρ. Α. Ξενίδης Ε.Μ. Πολυτεχνείο Σχολή Μηχανικών."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google