ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ ΣΙΔΗΡΟΥ Ι Μεταλλουργία Σιδήρου Χυτοσιδήρου Θεωρία και Τεχνολογία Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων - Μεταλλουργών

Transcript

1 ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ ΣΙΔΗΡΟΥ Ι Μεταλλουργία Σιδήρου Χυτοσιδήρου Θεωρία και Τεχνολογία Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων - Μεταλλουργών ΔΡ. Α. ΞΕΝΙΔΗΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 1. ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ

2 ΑΔΕΙΑ ΧΡΗΣΗΣ 2 Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ Fe 3 Σημαντική βιομηχανία Παγκόσμιο επίπεδο Εθνικό επίπεδο 6 μεταλλουργίες 4 κατηγορίες προϊοντων Σίδηροι Χυτοσίδηροι Χάλυβες Σιδηροκράματα Εκ. τονοι μετάλλου 10,000 1, Al Cu Pb Ni Χάλυβας

4 ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ Fe 4 Διάγραμμα Fe - C Σίδηροι 0 0,025 % κ.β. C Χάλυβες 0,025 2 % κ.β. C Χυτοσίδηροι > 2% κ.β. C Στερεά διαλύματα Παρεμβολής του C στο πλέγμα Fe Αντικατάστασης Σιδηροκράματα Δημιουργία κραμάτων Ρύθμιση χημικής ανάλυσης μετάλλων ή κραμάτων Κάθαρση μετάλλων ή κραμάτων

5 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ Fe-C 5

6 ΠΡΩΤΕΣ ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΥΛΕΣ 6 Πρώτες ύλες: ενσωματώνονται στο τελικό προϊόν Σιδηρομεταλλεύματα Παλαιοσίδηρα Καύσιμα Βοηθητικές ύλες: Απαραίτητες αλλά ΔΕΝ ενσωματώνονται στο τελικό προϊόν Συλλιπάσματα Άλλες προσθήκες Νερό, Οξυγόνο Ηλεκτρική ενέργεια

7 ΣΙΔΗΡΟΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΑ - ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ 7 Περιεκτικότητα σιδήρου Τύπος Μετάλλευμα Συμπύκνωμα Συσσωμάτωμα (σφαιροποίηση, επίτηξη, μπρικετοποίηση, κονδυλοποίηση) Σύσταση Ορυκτολογική Χημική CaO, SiO 2, P 2 O 5 Κοκκομετρική Χοντρόκοκκα (lumpy), λεπτόκοκκα (fine) μεταλλεύματα

8 ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΣΙΔΗΡΟΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΩΝ 8 Ορυκτό Τυπική ανάλυση Fe (%) Καθαρό Ορυκτό Fe (%) Χρώμα Μαγνητίτης (Fe 3 O 4 ) 65 72,4 Μαύρο Αιματίτης (Fe 2 O 3 ) 50 69,9 Ερυθρό Γκαιτίτης (Fe 2 O 3.H 2 O ή FeO.OH) Λειμωνίτης (Fe 2 O 3.3H 2 O ή Fe(OH) 3 ) - 62,9 Μαύρο έως καφέ ,3 Καφέ Σιδηρίτης (FeCO3) 30 48,2 Κιτρινωπό έως καφέ

9 ΤΥΠΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΙΔΗΡΟΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΟΣ 9 Συστατικό (%) Fe 56.6 SiO Mn 0.2 P 0.6 Al 2 O CaO 1.2 ΜgO 0.9 SO Na 2 O + K 2 O ίχνη TiO Η 2 O 12.1

10 ΣΙΔΗΡΟΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΑ - ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ 10 Πυκνότητα Όχι συμπαγές, όχι πολύ πορώδες Καθαρότητα Ελάχιστη περιεκτικότητα Cu, Zn, Pb, P, S κλπ Ανάγονται πριν τα οξείδια του Fe και καταλήγουν στο μέταλλο Καθαρότητα Πλούσιο μετάλλευμα Ομοιομορφία Σημαντική στη σιδηρομεταλλουργία Ομογενοποίηση με μηχανικούς αποθέτες

11 ΔΙΑΤΑΞΗ ΑΠΟΘΕΣΗΣ 11

12 ΠΑΛΑΙΟΣΙΔΗΡΟΣ (SCRAPS) 12 Scrap ανακύκλωσης (old scrap) προϊόντων μετά το τέλος ζωής τους (π.χ. αυτοκίνητα, πλοία, κλπ) Scrap που παράγεται στην ίδια τη μεταλλουργία (home scrap) (απομετάλλωση, χύτευση) Scrap που παράγεται από απορρίμματα μετάλλου ομοειδών μονάδων (new scrap) (ρετάλια, γρέζια μηχανουργείων κλπ) Ποιότητα? Αξιοπιστία προμηθευτή

13 ΚΑΥΣΙΜΑ 13 Είδη Στερεά Ξυλάνθρακας Λιθάνθρακες (λιγνίτες, γαιάνθρακες, ανθρακίτες) κωκ Υγρά Μαζούτ, πετρέλαιο Αέρια Φυσικό αέριο, αέριο υψικαμινου, κωκερίας Σκοπός Θέρμανση Αναγωγή

14 ΤΥΠΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΩΚ 14 Συστατικό % C fix 90 Fe 1.3 SiO Mn 0.07 P 0.03 Al 2 O CaO 0.3 MgO 0.2 S 0.9 Η 2 Ο 1.5

15 ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 15 Κίνηση Καμίνων Διατάξεων χύτευσης Γερανών Θέρμανση Αναγωγική τήξη μεταλλευμάτων Τήξη scrap Τήξη σπογγώδους σιδήρου Τήξη κραμάτων

16 ΣΥΛΛΙΠΑΣΜΑΤΑ 16 Ρύθμιση της φυσικοχημικής συμπεριφοράς της σκουριάς, π.χ. Ευτηκτότητας Ιξώδους Χημικών ιδιοτήτων Διάκριση συλλιπασμάτων Όξινα (SiO 2 ) Βασικά (CaCO 3 ή (Ca, Mg)CO 3 ) Ουδέτερα (CaF 2 ) Επαμφοτερίζοντα (Al 2 O 3 )

17 ΤΥΠΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΥ 17 Συστατικό % CaO 51.5 MgO 1.7 CO SiO Fe 0.3 Mn 0.1 P Al 2 O SO Na 2 O + K 2 O Ίχνη H 2 Ο 0.5

18 ΠΡΟΣΘΗΚΕΣ 18 Προσδίδουν τις απαραίτητες φυσικοχημικές ιδιότητες στο μέταλλο Σιδηροκράματα Κάθαρση π.χ. Fe-Mn, Fe-Si ή κραμάτωση, π.χ. Fe-Cr ή Fe-Ni Καθαρά μέταλλα Mn, Ni, Al, Cu Ενώσεις NiO, MoO, MnSi

19 ΝΕΡΟ 19 Ψύξη επιφανειών ή μαζών, π.χ. Ψύξη μεταλλικού κελύφους υψικαμίνου ή φρεατωδών καμίνων Ψύξη του μετώπου αποσκωρίωσης ή απομετάλλωσης Ψύξη των ρευματαγωγών των ηλεκτροδίων Ψύξη και καθαρισμός απαερίων Πύργοι καταιονισμού, Venturi κλπ Ψύξη και κοκκοποίηση μετάλλων ή σκωριών Είδη νερού Θαλασσινό νερό (όπου είναι διαθέσιμο) Βιομηχανικό νερό για ψύξη και κοκκοποίηση μετάλλων Αποσκληρυμένο για ψύξη πολύ θερμών μερών ηλεκτρικών και άλλων καμίνων Συστήματα ανακύκλωσης νερού όπου είναι δυνατόν Οικονομία Διατήρηση πόρων Διατήρηση αισθητής θερμότητας

20 ΟΞΥΓΟΝΟ 20 Χρησιμοποιείται ευρύτατα στη μεταλλουργία Υψικάμινο αύξηση της παραγωγικότητας Μείωση της ειδικής κατανάλωσης κώκ (Μικρότερες απώλειες αισθητής θερμότητας των απαερίων) Απομετάλλωση σε όλες τις καμίνους Καθαρισμός μετάλλων μεταλλάκτες Χύτευση και καθαρισμό

21 ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.