d-PRVKY, VÝROBA ŽELEZA A OCELI

d-PRVKY

 

=přechodné prvky

-leží uprostřed periodické tabulky

-VLASTNOSTI– kovy-mají kovové vazby

-podobné chemické vlastnosti

– tvrdé, kůjné

-vysoké teploty tání a varu

-dobré tepelné a elektrické vodiče

-tvoří slitiny

-jejich sloučeniny jsou barevné- souvisí to s neúplně obsazenými d-orbitaly

-jen některé jsou ušlechtilé

-tvoří koordinační sloučeniny-obsahují donor-akceptorovou vazbu

VÝSKYT– většinou ve sloučeninách

-ušlechtilé nebo málo reaktivní se vyskytují v přírodě ryzí nebo ve slitinách

ELEKTRONOVÁ KONFIGURACE-valenční elektrony jsou v orbitalech ns a (n-1)d

 

ŽELEZO

 

VÝSKYT- 5% litosféry

-v minerálech-hematit-krevel

-Fe₂O₃

-magnetit-magnetovec

-Fe₃O₄

-pyrit-FeS₂

-limonit- hnědel

-4. Nejrozšířenější prvek

-ve vesmíru- víme díky meteoritům

VLASTNOSTI-stříbrobílý lesklý kov

-nepříliš tvrdé

-dá se dobře opracovávat

-hodně reaktivní

-rychle oxiduje

-neušlechtilý kov

SUROVÉ ŽELEZO-nemá žádné využití

-zpracovává se do slitin

KVALITU ŽELEZA UDÁVÁ– obsah C- obsah C>2,11% – nekujné, křehké

-litina a surové železo

-obsah C<2,11%- je kujné

-ocel

VÝROBA– vyrábí se ve vysoké peci

-suroviny-železné rudy

-struskotvorná přísada- vápenec

-zdroj tepla- koks

-redukční činidlo- CO vzniklý z koksu

-vysoká pec-30-50 m vysoká

-průměr 15 m

-vyzděná žáruvzdorným materiálem

-plášť je zvenku chlazen

-shora se plní koksem, železnou rudou a vápencem

-dole se vhání předehřátý vzduch

-Vzduch reaguje s koksem: 2C + O₂= 2CO

-jedná se o exotermní reakci

-teplota směrem vzhůru klesá

– při teplotě 500-800°C- se železná ruda nepřímo redukuje CO

-2 Fe₂O₃ + CO = 2 Fe₃O₄ + CO₂

– Fe₃O₄ + CO = 3 FeO + CO₂

-FeO + CO = Fe + CO₂

-současně se začíná rozkládat vápenec za vzniku oxidu vápenatého

-finální redukce oxidu železnatého – při teplotách 1000-1200°C

-FeO + C = Fe + CO

-oxid vápenatý a železnatý reagují s oxidy hlušiny  a vytváří strusku

-struska má jinou hustotu než roztavený kov, takže se fáze mohou vypouštět zvlášť

-železo se v dolní části sytí uhlíkem, který snižuje teplotu tání až o 400°C

-do železa jsou přidávány i jiné látky

-surové železo je kovový roztok s rozpuštěnými doprovodnými prvky

 

VÝROBA LITIN

 

-ve slévárnách

-snižuje se obsah Mn, Si, S

-TYPY LITIN– šedá- obsahuje uhlík ve formě grafitu

-hodně Si, málo Mn

-poměrně měkká a dobře se obrábí

-bílá-velký obsah Mn a málo Si

-nedá se pilovat a těžko se obrábí

-speciální

VÝROBA OCELI

 

-v ocelárnách

ZKUJŇOVÁNÍ–  snižuje se obsah C, P, Si, S a plynů

TYPY ZKUJŇOVÁNÍ–Siemens-Martinův způsob: zastaraly proces

-Vsazku tvoři i surové Fe a struskotvorné přísady

-průběh: -v regenerátoru jde ohřáty vzduch s topným olejem do

hořáku

-teplem dochází k roztavení vsazky

-odstraněni nežádoucích prvků, dezoxidace a nauhličeni

-odpich do odlévací pánve

-plněni forem

-tekutá ocel ztuhne na ingoty

-t = 6 hod

 

                                  -kyslíkové konvertory-ocelové nádoby se žáruvzdornou vyzdívkou kruhovéhoprůřezu

– jsou pohyblivé- při vsazce je konvertor našikmo

-zkujňování probíhá v poloze kolmé.

-kyslík je přiváděn shora nebo tryskami na dně konvertoru

-první probíhá oxidace manganu a křemíku

-odfosfoření probíhá až po přidání zásaditého oxidu

-oxidace uhlíku probíhá nakonec

-tímto se zvýšila aktivita kyslíku, která zabraňuje odsíření

-snížení aktivity kyslíku a odsíření probíhá mimo pec

 

–Oblouková    pec:- má tři elektrody-procházejí klenbou

-vytváří elektricky oblouk

-elektrický oblouk taví vsazku

-po dokončení se pec nakloní a odleje se ocel i struska, nebo se provádí odpich

 

– Indukční pec:-pro menší objemy

-vsazka tvoří jádro cívky

-při průtoku cívky se v sazce indukují vířivé proudy, které vsazku taví

 

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ OCELE-zlepšuje finální vlastnosti

-žíhání- zahřátí na 600-950 °C a postupné chlazení

-poté se lépe obrábí

-kalení- krátce se zahřeje a rychle ochladí

-ocel je tvrdá ale křehká

-popouštění- krátce se zahřeje a pomalu chladí

-odstraňuje se křehkost

-zušlechťování- přidávání různých látek