A vasgyártás

1. A vasgyártás 8.osztály

2. Mióta ismeri az ember a vasat? • A legáltalánosabb ősi felfogás szerint a vas égi eredetű; az ég ajándékozta az emberiségnek. A vas iránti tisztelet visszanyúlik a meteorvasakkal való első találkozásokig, tehát több ezer éves. • Bizonyos tehát, hogy az ember és a vas legalább 3000-4000 évvel Kr.e. már találkozott. • A vas terjedésében döntő volt, hogy a vasérc Földünk minden táján megtalálható. A vas a legelterjedtebb nehézfém; a szilárd földkéreg 4,7%-át alkotja.

3. Mióta használja az ember a vasat? • Az is bizonyos, hogy az ember hamarosan megszerette a vasat, és képes volt a "földből" is kinyerni és sokféleképpen hasznosítani. • A kultúrtörténet azonban a vaskorszak kezdetét csak Kr.e. 1200 tájától számítja. Ekkortájt vált a vas felhasználása általánossá. • Kr.e. 3000 körüli egyiptomi sírokban is találtak 7,5% Ni-tartalmú meteorvasból melegen kovácsolt vasgyöngyöket. • Cheops-piramis kövei közül viszont olyan vaskés került elő, amelyik nikkelmentes, tehát nem valószínű, hogy meteorvas.

4. A vaskohászat kezdetei (vasbucagyártás) • Ősi időkben a vasércekből gödrökben, domboldalba vájt, agyaggal tapasztott üregekben -- bucakemencékben -- faszéntűzben, a faszén szén-tartalmával redukáltak vaskristályokból és salakszemcsékből összeállt masszát, ún. nyers bucavasat.

5. A honfoglaló magyarság vaskohászati ismereteiről • Római források szerint amikor a rómaiak Pannónia népeivel közelebbről megismerkedtek, itt már fejlett vasipar volt, fejlett bucakohászat folyt. • Honfoglaló őseink az ural-altáji népek magasfokú vaskohászati tudását magukkal hozták a Kárpát-medencébe, ahol ugyancsak fejlett vaskohászatot találtak.

6. A vasgyártás fejlődése • A bucagödrök és a bucakemencék több mint ötezer éven át szolgáltatták a földkerekség csaknem minden táján a kovácsolható vasat, • A fújtatóteljesítmény fokozása, a kemencék magasítása és a hőkihasználás javulása következményeképp nőtt a kemencében uralkodó hőmérséklet, • minek folytán a vaskristályokban több C oldódott, és a vas megolvadt. • Hígfolyós és csapolható lett. Neve: nyersvas. • Tőle salakolvadék alakjában különültek el az érc nem redukálódott kísérőásványai. • A bucakemencéből vasolvasztó lett. • Európában ez a fordulat a 14. század elejére tehető.

7. A vasgyártás napjainkban • Alapanyagok: vasérc salakképző (mészkő) koksz (szén) forró levegő (oxigén) • Helyszín: vaskohó • Termékek: nyersvas salak torokgáz Videó: vasgyártás

8. Torok: a nagyolvasztóprofil legmagasabban elhelyezkedő eleme, itt adagolják be a vasérc, a koksz és a salakképző anyagok meghatározott arányú keverékét, és itt távozik el a torokgáz. Akna: a nagyolvasztó csonkakúp alakú része, a kemence legnagyobb eleme. Itt játszódnak le a kémiai reakciók. Szénpoha: viszonylag rövid hengeres rész, itt játszódnak le a salakképződési folyamatok. Nyugvó: itt már gyakorlatilag csak folyékony halmazállapotú fázisok vannak (kivéve a kokszot). Fúvósík: a medence felső részén van. Itt helyezik el körben a levegő befújására alkalmas fúvókákat. Ez az a hely, ahol a koksz oxidációja (elégése) megtörténik, hő fejlődik és redukálógáz képződik. Medence: a nagyolvasztó gyűjtő eleme. Itt gyűlik össze a folyékony nyersvas és salak. Nevezd meg a vaskohó részeit!

9. Milyen kémiai folyamatok zajlanak a kohóban? • A szén égése: C + O2 = C O2 • Az izzó szén redukálja a vasércet, és a szén-dioxidot: 3C + Fe2O3 = 2 Fe + 3CO C + CO2 = 2CO • A szén-monoxid redukálja a vasércet: Fe2O3 +3CO = 2 Fe +3CO2

10. Acélgyártás • A Siemens-Martin-eljárást az Émile Martin és Pierre Martin testvérpár szabadalmaztatta 1864-ben. Az eljárás nevében a Siemens nevet a Siemens testvérek által szabadalmaztatott, és itt felhasznált váltakozó lángjárású regeneratív tüzelési rendszer magyarázza. • A módszer lehetővé teszi folyékony nyersvas és ócskavas felhasználását is. • A gyártási folyamat két lépcsőből áll: oxidáló és egy redukáló szakaszból.

11. A konverteres acélgyártási módszerek közül mára az oxigénbefúvásos módszer maradt meg. Ennek az eljárásnak első képviselője az LD-konverter volt, • Az LD-eljárás az ausztriai Linz-Donawitz – az eljárás kidolgozásának helyének – kezdőbetűit takarja.

13. Az acél megmunkálása Az acél a vas legfontosabb ötvözete, fő ötvözője a szén, amiből legfeljebb 2,11 tömegszázalékot tartalmaz. Ötvözőként sok más elem is használatos. A szén és más elemek növelik az acél szilárdságát, egyben csökkentik képlékenységét. Különböző fajta és mennyiségű ötvözőkkel az acél olyan tulajdonságait lehet megváltoztatni, mint a keménység, rugalmasság, hajlékonyság, szilárdság, hőállóság, savállóság, korróziómentesség.

14. A hőkezelés • A hőkezelés célja a fémek, ötvözetek bizonyos alaptulajdonságainak, többnyire mechanikai tulajdonságainak módosítása (keménység, szívósság stb.). A hőkezelés alapformulája szerint a fémet felmelegítik adott hőmérsékletre, ott hőntartják, majd meghatározott sebességgel lehűtik. Hőkezelés során a fém mindig szilárd halmazállapotú, az eljárás során összetétele nem változik meg,

15. Az edzés Az edzés célja az acél keménységének fokozása. Edzéskor az acélt közel 1000 oC-ra hevítik, majd hirtelen lehűtik. • hevítés • hőntartás • hűtés oC 1000 500 a.) b.) c.) t

16. A megeresztés A megeresztés célja az edzéskor elvesztett szívósság helyreállítása. • hevítés • hőntartás • hűtés oC 1000 500 a.) b.) c.) t

17. A nemesítés • A szerkezeti acélokon alkalmazott edzést és megeresztést együtt nemesítésnek nevezzük. • A nemesítés célja tehát az eredeti állapotnál nagyobb szilárdság és keménység kialakítása jó szívóssági értékek mellett.

18. Az acélok ötvözése • Az ötvözőanyagok helyes megválasz-tásával az acélok tulajdonságai a legkülönbözőbb irányokban fejleszthetők. • Az acélok ötvözéséhez leggyakrabban szilíciumot (Si), mangánt (Mn), krómot (Cr), nikkelt (Ni), molibdént (Mo), vanádiumot (V) és wolframot (W) használnak.

19. Az ötvözőelemek hatása – csökkenő hatású + növelő hatású 0 hatástalan