Μεταλλουργία Σιδήρου – ΧυτοσιδήρουΘεωρία και Τεχνολογία

Δρ. Α. Ξενίδης

Ε.Μ. ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανικών Μεταλλείων – ΜεταλλουργώνΕργ. Μεταλλουργίας

1o 1o Μάθημα:Μάθημα: Γενικά στοιχεία – Πρώτες ύλεςΓενικά στοιχεία – Πρώτες ύλες

1o 1o Μάθημα:Μάθημα: Γενικά στοιχεία – Πρώτες ύλεςΓενικά στοιχεία – Πρώτες ύλες

Μεταλλουργία Fe I

Μεταλλουργία Fe

Σημαντική βιομηχανία Παγκόσμιο επίπεδο Εθνικό επίπεδο

6 μεταλλουργίες

4 κατηγορίες προϊοντων Σίδηροι Χυτοσίδηροι Χάλυβες Σιδηροκράματα

1

10

100

1,000

10,000

2001 2002 2003 2004

Εκ.

τον

οι μ

ετάλ

λου

Al Cu Pb Ni Χάλυβας

Μεταλλουργία Fe I

Μεταλλουργία Fe

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

Μεταλλουργία Fe I

Διάγραμμα Fe - C

Μεταλλουργία Fe I

Πρώτες – Βοηθητικές ύλες

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

Μεταλλουργία Fe I

Σιδηρομεταλλεύματα - Χαρακτηριστικά

Περιεκτικότητα σιδήρου Τύπος

Μετάλλευμα Συμπύκνωμα Συσσωμάτωμα (σφαιροποίηση, επίτηξη,

μπρικετοποίηση, κονδυλοποίηση) Σύσταση

Ορυκτολογική Χημική

CaO, SiO2, P2O5

Κοκκομετρική Χοντρόκοκκα (lumpy), λεπτόκοκκα (fine) μεταλλεύματα

Μεταλλουργία Fe I

Ορυκτολογική σύσταση σιδηρομεταλλευμάτων

ΟρυκτόΤυπική

ανάλυση

Fe (%)

Καθαρό

Ορυκτό

Fe (%)

Χρώμα

Μαγνητίτης (Fe3O4) 65 72,4 Μαύρο

Αιματίτης (Fe2O3) 50 69,9 Ερυθρό

Γκαιτίτης (Fe2O3.H2O ή FeO.OH)

- 62,9 Μαύρο έως καφέ

Λειμωνίτης (Fe2O3.3H2O ή Fe(OH)3)

30-50 52,3 Καφέ

Σιδηρίτης (FeCO3) 30 48,2 Κιτρινωπό έως καφέ

Μεταλλουργία Fe I

Τυπική ανάλυση σιδηρομεταλλεύματος

Συστατικό (%)

Fe 56.6

SiO2 5.9

Mn 0.2

P 0.6

Al2O3 3.6

CaO 1.2

ΜgO 0.9

SO3 0.06

Na2O + K2O ίχνη

TiO2 0.02

Η2O 12.1

Μεταλλουργία Fe I

Σιδηρομεταλλεύματα - Χαρακτηριστικά

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

Μεταλλουργία Fe I

Διάταξη απόθεσης

Μεταλλουργία Fe I

Παλαιοσίδηρος (scraps)

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

Μεταλλουργία Fe I

Καύσιμα

Είδη Στερεά

Ξυλάνθρακας Λιθάνθρακες (λιγνίτες, γαιάνθρακες, ανθρακίτες) κωκ

Υγρά Μαζούτ, πετρέλαιο

Αέρια Φυσικό αέριο, αέριο υψικαμινου, κωκερίας

Σκοπός Θέρμανση Αναγωγή

Μεταλλουργία Fe I

Τυπική ανάλυση κώκ

Συστατικό %

Cfix 90

Fe 1.3

SiO2 4.4

Mn 0.07

P 0.03

Al2O3 2.8

CaO 0.3

MgO 0.2

S 0.9

Η2Ο 1.5

Μεταλλουργία Fe I

Ηλεκτρική ενέργεια

Κίνηση Καμίνων Διατάξεων χύτευσης Γερανών

Θέρμανση Αναγωγική τήξη μεταλλευμάτων Τήξη scrap Τήξη σπογγώδους σιδήρου Τήξη κραμάτων

Μεταλλουργία Fe I

Συλλιπάσματα

Ρύθμιση της φυσικοχημικής συμπεριφοράς της σκουριάς, π.χ. Ευτηκτότητας Ιξώδους Χημικών ιδιοτήτων

Διάκριση συλλιπασμάτων Όξινα (SiO2) Βασικά (CaCO3 ή (Ca, Mg)CO3) Ουδέτερα (CaF2) Επαμφοτερίζοντα (Al2O3)

Μεταλλουργία Fe I

Τυπική ανάλυση ασβεστολίθου

Συστατικό %

CaO 51.5

MgO 1.7

CO2 41.4

SiO2 3.4

Fe 0.3

Mn 0.1

P 0.006

Al2O3 0.9

SO3 0.06

Na2O + K2O Ίχνη

H2Ο 0.5

Μεταλλουργία Fe I

Προσθήκες

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

Μεταλλουργία Fe I

Νερό

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

Μεταλλουργία Fe I

Νερό

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

Μεταλλουργία Fe I

Οξυγόνο

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