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