ŽELEZO

• Světle šedý kov

• Malá odolnost proti korozi (na vzduchu se tvoří rez) • Nepříliš tvrdý (tvrdost 4) • Za tepla je tažný a kujný

ŽELEZO NEJ

Hustota 7 860 kg/m3 Osmium 22 590 kg/m3

Teplota tání 1 538 °C Wolfram 3 422 °C

Elektrická vodivost 9,9 .106 S/m Stříbro 63. 106 S/m

Tepelná vodivost 80,2 W/mK Stříbro 429 W/mK

Druhý nejrozšířenější kov na Zemi Volné železo se téměř nevyskytuje (výjimka -meteority)

Železo se vyskytuje v sulfidech, oxidech a uhličitanech. FeS2 pyrit

Fe3O4 magnetit

Fe2O3 krevel

Fe2O3.nH2O hnědel FeCO3 siderit

. Pyrit

Meteorit

Pyrit Magnetit

Krevel

Hnědel Hemoglobin

Čisté železo

– Prášková metalurgie (výroby obrobků z prášků kovů) Výroba litiny

Výroba ocelí

Hutnický způsob (vysoké pece)

Sazebna

Šachta

Zarážka

Nístěj

200 °C

2 000 °C

Vysoká pec bývá

průměrně patnáct let v nepřetržitém

provozu.

• Vysoká 25 - 40 m.

• Šachta je z ocelových plátů, je vyzděna ohnivzdornou vyzdívkou. • Na horním konci šachty je sazebna pro doplňování surovin. • Vysokopecní plyn se odvádí odvody na obvodu sazebny

• Ve výši zarážky se přivádí do tavicího prostoru pece předehřátý vzduch (1 100 °C).

• Na nejnižší rovině nístěje (dno pece) je umístěn výtok roztaveného železa (tzv. odpichový otvor).

• Nad odpichovým otvorem pro surové železo je výtokový otvor strusky. • Ke každé vysoké peci patří ohřívače vzduchu (vysoké válcovité stavby),

vzduch je v nich ohříván vysokopecním plynem.

http://www.rath-group.com/cs/odvetvi/tekuta-ocel/vyzdivka-vysoke-pece/

Železná ruda – Odstranění příměsí (hlušiny) - mechanické metody

– Úprava rudy pražením

Koks

Směs železné rudy a koksu se spéká a teprve potom dává do pece

Struskotvorné látky – Vápenec CaCO3

– Oxid křemičitý SiO2

Suroviny se zavážejí výtahem do sazebny.

Horní část šachty Teplotní rozmezí mezi 400 až 1 000 °C

Kontakt železné rudy s odcházejícími spalinami (CO).

Probíhá nepřímá redukce = redukce oxidem uhelnatým

Dolní část šachty Teplotní rozmezí mezi 1 000 a 2 000 °C

Probíhá přímá redukce = redukce uhlíkem i nepřímá redukce oxidů železa

Přímá redukce: FeO + C → Fe + CO

Nepřímá redukce: FeO + CO → Fe + CO2

Nepřímá redukce: Fe2O3 + 3 CO → 3 CO2 + 2 Fe

Surové železo (litina) – Obsahuje 3–5 % C (dále P, Si, S, Mn)

– Je křehké a není kujné. Struska

– Plave na surovém železe, chrání železo před oxidací kyslíkem. – Zachycuje hlušinu ze železné rudy a popel. – Použití: stavební materiály (tvárnice, izolace stěn, cementy).

Vysokopecní plyn

– 28 % CO, 10 % CO2, 3 % H2, zbytek je N2

– Použití: ohřev vzduchu pro vysokou pec

Šedé surové železo

– Vzniká při pomalém chladnutí – Uhlík je v železe obsažen v nesloučené formě

– Je měkčí, dobře se odlévá (slévárenské účely)

Bílé surové železo

– Vzniká při rychlém chladnutí – Uhlík tvoří se železem karbid železa (Fe3C)

– Je tvrdší – Zpracovává se na ocel

Přetavení surového železa v pecích

– Odstranění mechanických nečistot – Snížení obsahu C, Mn, Si, …

– Vzniká kvalitnější litina

Vyrobená litina se odlévá do forem (kokil), vzniká ingot.

• Potrubí, armatury

• Části strojů

• Podstavce

• Kamna

• Litinové mříže, poklopy

• Nádobí • Radiátory

Ocel je slitina železa, uhlíku a dalších legujících prvků, která obsahuje méně než 2,11 % uhlíku. Cíl zkujňování: odstranění přebytečného uhlíku a dalších nežádoucích prvků (např. P, S) Jak: reakcí s kyslíkem – přeměna prvků na oxidy

Zařízení pro zkujňování – Bessemerův konvertor – Siemens-Martinské pece (→ Tandemové pece) – Kyslíkový konvertor – Elektrické pece

Suroviny – Surové železo

– Šrot

– Konvertor má ocelový plášť a žáruvzdornou vyzdívku

– Na povrch roztavené vsázky se dmýchá čistý kyslík tzv. dyšnou (je umístěna svisle nad lázní v ose kyslíkového konvertoru. Dyšna je ukončena tryskou chlazenou vodou a lze ji vysunovat a spouštět na předepsanou vzdálenost od lázně)

– Teplota se udržuje přibližně v rozmezí 1600 až 1650 oC

– Během výroby oceli se tvoří struska (pohlcuje nežádoucí příměsi)

– Vyhřívaná elektrickým obloukem (3 grafitové elektrody) – Velikost obloukových pecí – kapacita 1–400 tun

– Teploty v obloukových pecích mohou být až 1800 °C.

1. Vylití roztavené oceli do stabilních forem (kokil) – ingoty

2. Převezení oceli v odlévací pánvi k odlévacímu stroji. – Ocel se odlévá do nepřetržitého pásu – Po ztuhnutí se řeže na velikosti podle tříd řezacími hořáky

Cílem je získat tvrdou ocel Žíhání – Vyhřátí na určitou teplotu (500-1200 °C)

– Pomalé chlazení na vzduchu – Ocel je lépe obrobitelná

Kalení – Nahřátí na kalicí teplotu (750-900 °C – podle složení oceli) – Prudké chlazení (voda, olej, roztoky solí) – Ocel je tvrdá a pevná, je křehčí

Popouštění – Pomalé nahřátí na teplotu 300-700 °C (nižší než kalicí teplota) – Pomalé ochlazení – Ocel je pružná a houževnatá

Podle chemického složení: Nelegované oceli – Tzv. uhlíkové oceli – Tvrdost je ovlivněna obsahem uhlíku

– Mechanické vlastnosti uhlíkových ocelí lze upravit tepelným zpracováním (žíhání, kalení, popouštění)

Legované oceli – Slitinová ocel – Vlastnosti oceli ovlivňuje množství a druh přidaných legujících prvků

– Legující prvky: Cr, Ni, W, Co, V, …

Obrázky: AUTOR NEZNÁMÝ. http://www.omska.cz/vyuka/chemie/ [online]. [cit. 13.11.2012]. Dostupný na WWW: http://www.omska.cz/wp-content/uploads/2010/12/chemie.jpg

AUTOR NEZNÁMÝ. http://web.vscht.cz/~nadhernl/psp.html [online]. [cit. 13.11.2013]. Dostupný na WWW: http://web.vscht.cz/~nadhernl/psp.png

http://www.solidbrno.cz/images/products/big/produkty-solid09.jpg

http://www.zschemie.euweb.cz/zelezo/vysoka_pec.jpg

http://xantina.hyperlink.cz/spravce2/anorganika/pec.gif

http://www.strojarina.jecool.net/wp-content/uploads/Data/STT/STT%20pracovn%C3%AD%20se%C5%A1it%201/Vysok%C3%A1%20pec.jpg

http://www.i60.cz/obrazky/velke/vysoka_pec_vitkovice_201203201855200.jpg

http://media.novinky.cz/049/260496-top_foto1-9agoj.jpg?1303457401

http://www.asu.cas.cz/_data/pribram_luhy_1239096732.jpg

http://www.titan-plastimex.cz/Produkty/Litina/litina.gif

http://www.czprodukt.cz/data/USR_377_DEFAULT/pekac_ovalny_litinovy_s_poklici_sfinx.jpg

http://www.heunisch-guss.com/cz/produkty/seda-litina.html

http://cms.netnews.cz/files/shop-images/903147/3565-Bohemia.jpg

http://ottp.fme.vutbr.cz/users/stetina/habilitace/image/image007.jpg

http://www.drah-servis.cz/foto.php?foto=./data/lgb_7_soucasti_sprahlo-dvouhlave/foto/67.jpg