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Ferro e le sue leghe

Ferro e le sue leghe. Allo stato puro il ferro è quasi introvabile. Presente sotto forma di ossidi (ruggine), idrossidi e carbonati in vari minerali. EMATITE. MAGNETITE. LIMONITE. SIDERITE. Ferro 45%-60% Colore grigio-nero Estrazione in italia isola D’Elba e Sardegna. Ferro 50%-72%

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Ferro e le sue leghe

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Presentation Transcript

  1. Ferro e le sue leghe Allo stato puro il ferro è quasi introvabile. Presente sotto forma di ossidi (ruggine), idrossidi e carbonati in vari minerali EMATITE MAGNETITE LIMONITE SIDERITE Ferro 45%-60% Colore grigio-nero Estrazione in italia isola D’Elba e Sardegna Ferro 50%-72% Colore nero lucente (Magnete naturale) Estrazione in Italia Val D’Aosta e Isola D’elba Ferro fino al 50% Colore giallo bruno Estrazione in Italia Sardegna e Toscana Ferro fino al 40% Colore giallo bruno Estrazione giacimenti in Europa e USA

  2. FORME ALLOTROPICHE DEL FERRO Ferro  Temperatura sotto 910°C Struttura Cubica Corpo Centrato Non può legare con il carbonio Ferro Temperatura tra (1390÷1535)°C Struttura Cubica Corpo Centrato Lega con il carbonio ma, meno del ferro  Ferro Temperatura tra (910÷1390)°C Struttura Cubica Facce Centrate Lega bene con il carbonio

  3. SIDERURGIA settore specifico della metallurgia, che si occupa del trattamento dei minerali contenenti ferro allo scopo di ottenere ferro o diversi tipi di leghe che ne contengono, tra cui l‘acciaio, la ghisa e gli acciai legati. GHISE (2,066,67% di C) SONO DURE E FRAGILI DIFFICILMENTE LAVORABILI ADATTE PER GETTI DI FUSIONE ACCIAI (0,072,06% di C) BUONE CARATTERISTICHE MECCANICHE BUONA LAVORABILITA’ NE ESISTONO DI VARI TIPI FERRO (<0,07% di C) FACILMENTE DEFORMABILE UTILIZZATO PER PEZZI POCO SOLLECITATI (FUCINATURA)

  4. FASI DEL CICLO SIDERURGICO INTEGRALE • PREPARAZIONE E TRATTAMENTO DELLE MATERIE PRIME • PRODUZIONE DELLA GHISA NELL’ALTOFORNO • CONVERSIONE DELLA GHISA IN ACCIAIO NEI CONVERTITORI • COLATA DELL’ACCIAIO • PRODUZIONE DI LAMINATI A CALDO E A FREDDO

  5. CARBON COKE: viene ottenuto dalla distillazione a 800 °C del carbon fossile. Il coke è un residuo solido del carbone dal quale le componenti volatili sono state estratte attraverso la cottura in forno in assenza di ossigeno. FONDENTE: Il fondente (generalmente calcare)ha il compito di combinarsi con la ganga (cioè le sostanze di scarto del minerale di ferro) portandole ad un punto di fusione più basso (circa 1200°C)ed essere espulso sotto forma di loppa (fondente+ganga).

  6. PARTI FONDAMENTALI DELL’ALTOFORNO CARICAMENTO ESSICAMENTO E PRERISCALDAMENTO L’altoforno è alto fino a 50m e rivestito internamente da materiale refrattario. Ha un funzionamento continuo e viene fermato soltanto ogni due anni per sostituire il refrattario interno. Produzione 200-400 tonnellate ogni 4-5 ore Nella sua struttura si distinguono 5 zone dall’alto verso il basso. BOCCA (FINO A 400°C) TINO (400-1350°C) VENTRE (1350-1600°C) SACCA(1600-1800°C) CROGIUOLO (1600°C) RIDUZIONE INDIRETTA RIDUZIONE DIRETTA CARBURAZIONE FUSIONE IMMISSIONE ARIA CALDA ELIMINAZIONE SCORIE COLATA DELLA GHISA

  7. FUNZIONAMENTO ARIA CALDA IN PRESSIONE (600-800°C) VIENE IMMESSA ATTRAVERSO GLI UGELLI. LA COMBUSTIONE DEL COKE (SACCA E CROGIOLO) SVILUPPA CALORE PER FONDERE I MINERALI (1800°C). DALLA ZONA DI FUSIONE SALGONO GAS CONTENENTI OSSIDO DI CARBONIO CHE ESSICANO IL MINERALE ELIMINANDO PARTE DELL’UMIDITA’ E SOTTRAENDO OSSIGENO (RIDUZIONE INDIRETTA). IL FERRO ACQUISTA UNA STRUTTURA SPUGNOSA. SCENDENDO NELLA PARTE INFERIORE DEL VENTRE (1350°C) IL MINERALE ENTRA DIRETTAMENTE IN CONTATTO CON IL CARBONIO SUBENDO UNA (RIDUZIONE DIRETTA). NEL VENTRE (1500°C)IL FERRO COMINCIA A FONDERE ASSORBENDO CARBONIO (CARBURAZIONE) DANDO ORIGINE ALLA GHISA CHE FONDENDO SI DEPOSITA NEL CROGIUOLO. IL FONDENTE SI COMBINA CON LE IMPURITA’ DANDO ORIGINE ALLA LOPPA CHE ESSENDO PIU’ LEGGERA GALLEGGIA.

  8. PRODOTTI DELL’ALTOFORNO LOPPA DESTINATA ALLE CEMENTERIE O PER LA PRODUZIONE DI ASFALTI GHISA FUSA DESTINATA ALL’ACCIAIERIA GHISA IN PANI PER LA FONDERIA

  9. PRODUZIONEDELL’ACCIAIO L’ACCIAIO E’ OTTENUTO DALLA GHISA GREGGIA MEDIANTE PROCESSI DI AFFINAZIONE CON LO SCOPO DI: • RIDURRE IL TENORE DI CARBONIO (DECARBURAZIONE) • ELIMINARE O RIDURRE LE IMPURITA’ • AGGINGERE EVENTUALI ELEMENTI DI LEGA PER MIGLIORARE DETERMINATE CARATTERISTICHE DELL’ACCIAIO

  10. FORNI E CONVERTITORI PER L’ACCIAIO CONVERTITORE BESSEMER CONVERTITORE THOMAS VENGONO CARICATI CON GHISA LIQUIDA E SI INSUFFLA ARIA CALDA AD ALTA PRESSIONE CHE FA GORGOGLIARE IL MATERIALE. SI PRODUCE UNA REAZIONE CHIMICA TRA IL CARBONIO DELLA GHISA E L’OSSIGENO DELL’ARIA. SI FORMANO COSI’ DEI GAS DI OSSIDO DI CARBONIO (CO) E ANIDRIDE CARBONICA(CO2) LA DIFFERENZA TRA I DUE CONVERTITORI STA NEL RIVESTIMENTO INTERNO. E’ ACIDO NEL BESSEMER PIU’ ADATTO PER AFFINARE GHISA RICCA DI SILICIO E’ BASICO NEL THOMAS PIU’ ADATTO PER GHISA RICCA DI FOSFORO. OGGI NON SONO PIU’ IN USO MARTIN-SIEMENS IN QUESTO FORNO VENGONO IMMESSI ROTTAMI DI GHISA E ACCIAIO E GHISA LIQUIDA. ARIA E GAS COMBUSTIBILE CREAVANO UNA COMBUSTIONE AD ALTE TEMPERATURA (1800°C) GRAZIE AL RECUPERO DEL CALORE DEI FUMI ATTRAVERSO UN COMPLESSO IMPIANTO. IN USO FINO A QUALCHE DECENNIO FA.

  11. CONVERTITORE LD VENGONO CARICATI ROTTAMI E FONDENTI SUI QUALI VIENE RIVERSATA LA GHISA LIQUIDA. LA PRESENZA DI FONDENTI PURIFICA LA GHISA PRODUCENDO SCORIE . I ROTTAMI SOSTANZIALMENTE SERVONO PER CONTENERE LA TEMPERATURA CHE RAGGIUNGE ANCHE 2000°C. DALLA PARTE SUPERIORE VIENE INSUFFLATO OSSIGENO PURO. E’ UN PROCESSO DIFFUSO PERCHE’ SI OTTENGONO GRANDI QUANTITA’ DI ACCIAIO (300t AD INTERVALLI DI 1 ORA) FORNO ELETTRICO AD ARCO IL RISCALDAMENTO AVVIENE PER MEZZO DELL’ARCO VOLTAICO CHE SCOCCA TRA 2 O PIU’ ELETTRODI DI GRAFITE E IL BAGNO DI FUSIONE L’ARCO CONSENTE DI RAGGIUNGERE TEMPERATURE FINO A 3000°C LA CARICA E’ COSTITUITA DA ROTTAMI DI ACCIAIO E GHISA E FONDENTI. SI OTTENGONO ACCIAI DI ELEVATA QUALITA’ E PUREZZA.

  12. COLATA DELL’CCIAIO

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