Typ: Ukol
40740:Zpracování železa a jeho slitiny
Zpracování železa a jeho slitiny
Prohlédni si obrázek vysoké pece.
Doplňuj podle obrázku:
Do vysoké pece se vsazuje předehřátá a vysušená , především vápenec.
K získání 1 tuny surového železa se dává necelý dvojnásobek rudy, tuna koksu a 0.5 t vápence.
Jak materiál klesá dolů, probíhají v něm různé reakce:
Nejprve v chladnější zóně redukci uskutečňuje , který se mění na . V rudě se tímto způsobem snižuje obsah .
Materiál se pak dostává do části pece s vyšší teplotou a oxidem uhelnatým, kde postupně probíhá přímá redukce na , které se hromadí na dnu vysoké pece.
V určitých intervalech se provádí odpich a vytéká tekuté surové železo spolu s dalšími látkami, které tvoří strusku.
Konečná redukce železných rud na surové železo probíhá podle rovnice: FeO + CO = Fe + CO2
Vyjádři tuto rovnici slovně:
Struska se v peci vytváří z přísad, především z vápence, plave na povrchu železa a chrání ho před zpětnou oxidací. Po vypuštění surového železa z pece se struska odděluje a využívá se např. při výrobě tvárnic.
Plyny z vysoké pece (CO + CO2) se odvádějí, čistí se a předehřívá se jimi vzduch („vítr“). Ten se vhání do zóny , kde je nejvyšší teplota - .
Plášť vysoké pece se stále chladí vodou.
Výroba surového železa probíhá ve vysoké peci nepřetržitě – i déle než 10 let.
Uvaž, kdy se asi výroba zastavuje?
Surové železo obsahuje okolo 5% uhlíku a stopy dalších prvků jako fosforu, křemíku a síry. Je křehké, tvrdé, dobře se odlévá, ale není kujné a dále se zpracovává.
Přiřaď obrázky ke slovům:
Uvaž, který z těchto dvou materiálů je podobnější surovému železu a proč?
Litina se vyrábí ve slévárnách ze surového železa, ke kterému se při tavení v peci přidává i odpad z oceli. Z roztaveného materiálu se odlévají různě složité výrobky do forem vysypaných pískem.
Naprostá většina surového železa se zpracovává na ocel.
U nás se vyrobí přes 5 milionů t surového železa a přibližně 4 miliony t se dále zpracují v ocelárnách.
Jde hlavně o to, aby se ze surového železa odstranila větší část uhlíku.
Prohlédni si znovu reakce, které probíhají ve vysoké peci a vysvětli vlastními slovy,
co říká tato reakce: C+ O2 = CO2
Tato reakce se uskutečňuje v ocelárnách ve zvláštních zařízeních (konvertorech), ve kterých se vhání vzduch (nebo přímo kyslík) do roztaveného surového železa.
Unikají ovšem i další látky, které se tak dostávají do ovzduší.
Ocel má vždy méně než 2% uhlíku a kromě toho různé další přísady, které jí dodávají různé vlastnosti. V současné době se vyrábí přes 2 000 různých ocelí.
Při výrobě tzv. legovaných ocelí se k železu přidává až 30% jiných kovů. Do velmi tvrdých ocelí, ze kterých se vyrábí zařízení pro vrtání, stříhání či řezání, se přidává wolfram nebo molybden, do pružných ocelových plechů např. vanad, titan, hliník , pro zlepšení elektromagnetických vlastností pro elektrotechniku se používá měď nebo křemík atd.
Tato ocel se odlévá do ingotů, které se dále zpracovávají kováním nebo válcováním.
Ingoty z legované oceli se pak zpracovávají v různých strojírenských závodech. Největší množství nelegovaných ocelí se využije ve stavebnictví ke konstrukci ocelových nebo železobetonových staveb.