Alapanyagok gyártása Fémkohászat Vas- és acélgyártás

Az előadások a következő témára: "Alapanyagok gyártása Fémkohászat Vas- és acélgyártás"— Előadás másolata:

1 Alapanyagok gyártása Fémkohászat Vas- és acélgyártás
Gyártási folyamatok Alapanyagok gyártása Fémkohászat Vas- és acélgyártás

2 Alapanyagok gyártása Fémkohászat Műanyagok előállítása és feldolgozása
Vas, acél, alumínium, réz Műanyagok előállítása és feldolgozása Hőre lágyuló és hőre keményedő műanyagok, elasztomerek Kerámiák gyártása Kristályos, amorf, speciális kerámiák Kompozit (társított) anyagok feldolgozása

3 Fémkohászat Vas- és acél gyártás Alumínium gyártás
Réz- és színesfém kohászat

4 A fémkohászat főbb folyamatai
Érc előkészítés (törés, őrlés, szétválasztás) Nyers fém kinyerése A nyers fém finomítása Ötvözés Öntés kokillába

5 Vas- és acélgyártás Nyersvasgyártás Acélgyártás Az acélok utókezelése
A nagyolvasztó működése A nyersvas tulajdonságai Acélgyártás Konverteres Ívkemencés, indukciós kemencés Az acélok utókezelése Vákuumozás Műveletek öntés közben

6 Nyersvasgyártás Folyamata: a vasat vasércből koksz segítségével (C) nagyolvasztóban redukálással állítják elő Kiinduló anyag: vasérc Mágnesvasérc (Fe3O4) % Vörösvasérc (Fe2O3) % Barnavasérc (2FeO.3H2O) 30-50% vastartalmú ipari melléktermékek pl. vörösiszap, acélgyártási salak stb. Végtermék: nyersvas

7 Nagyolvasztó

8 Mit adagolnak a nagyolvasztóba?
Vasérc+ vastartalmú ipari melléktermék salakképző anyagok (elsősorban mészkő) koksz (feketeszénből) A koksz feladata elégésével fűt redukáló gázt fejleszt (CO) redukál (izzó C)

9 Mi szükséges még a nagyolvasztó működéséhez?
A koksz elégetéséhez levegő léghevítőkben a torokgáz elégetésével előmelegítik oxigénnel dúsíthatják hűtővíz a falazat hűtésére (többszörösen biztosított)

10 A nagyolvasztó működése
Adagolás: érc, koksz, salakképző anyag Hőenergia ellátás: koksz, befújt levegő ( Co) Folyamat: a vasoxid redukciója Indirekt: CO  CO2 Fe2O3 + 3CO 2 FeO + 3 CO2 FeO + CO  Fe + CO2 Direkt: C  CO FeO + C  Fe + CO Termék: nyersvas, kohósalak, torokgáz

11 A nagyolvasztóban lejátszódó folyamatok

12 csapolás

13 A nyersvasgyártás termékei
Folyékony nyersvas folyékonysalak torokgáz C% Mn% Si% S% P% Önté-szeti 3,5-4,0 <1,0 1,5-3,0 <0,06 0,3-2,0 Acél-nyers-vas 3,5-4,5 0,4-1,0 <1 <0,04 0,1-0,3

14 A nyersvasgyártás termékei 2
folyékony salak elsősorban az építőipar használja fel torokgáz alacsony fűtőértékű gáz, elsősorban a levegő előmelegítésére

15 Acélgyártás Folyamata: a nyersvas karbon tartalmának és a káros szennyezők koncentrációjának csökkentése oxidációval Kiinduló anyag: Acél nyersvas Végtermék: Acél Előnyök: Szilárdság és szívósság növekedés Alakíthatóság javulás

16 Eljárás változatai Siemens-Martin (ma már nem használják)
Konverteres (Bessemer, LD) Elektro-acélgyártás (ívfényes, indukciós)

17 Konverteres acélgyártás (LD)
Elrendezés: körte alakú billenthető konverter Betét: acélhulladék, folyékony nyersvas, adalékanyagok Égés táplálása: oxigén befúvással Hőforrás: a karbon és szennyezők kiégésének hője Végtermék: 0,25-0,3% C-tartalmú acél

18 Konverteres acélgyártás

19 Az LD eljárás folyamatai
Adagolás, az alapanyagok bejuttatása Frissítés oxigén gázzal, C és szennyezők kiégetése Utókezelés: dezoxidálás, csillapítás Ötvözés igény szerint Csapolás Öntés

20 Adagolás Alapanyag: folyékony nyersvas Ócskavas salakképzők

21 Frissítés vagy oxidáció
Célja: a nyersvas C tartalmának és szennyezőinek csökkentése oxidációval LD konverter 99 % tiszta O2 a fúvatási idő perc a S és P tartalom csökkentésére mészpor

22 Dezoxidálás vagy csillapítás
Mn, Si, Al adagolás az acélgyártás végső fázisában Hatására a vasoxidból szilicium-dioxid vagy aluminium-oxid keletkezik, amely a salakba távozik Öntéskor az acélban nem keletkeznek gázhólyagok – ez a csillapított acél

23 Csapolás A folyékony acélt tűzálló falazattal ellátott üstbe csapolják

24 Konverteres acélgyártás

25 Elektro-acélgyártás Ívfényes kemencében
Fémolvadék és/vagy szilárd betét Hőt az elektródák és olvadék közötti ív fejleszt Jól szabályozható, tiszta acélokat lehet gyártani

26 Indukciós acélgyártó kemence
Indukciós kemencében Szilárd betét Hőforrás az indukált áram Joule-hője (transzformátor hatás) Az acél ötvözése, átolvasztása a fő cél

27 Az acélok utókezelése Üstmetallurgia: dezoxidálás, átöblítés, ötvözés stb. Sugárvákumozás: folyékony acélsugár öntése vákumban, erős gáztalanodás Vákumívfényes átolvasztás: katód az acélrúd, anód a réz kád, ív hatására az acél megolvad, a vákumban gáztalanodik Elektrosalakos átolvasztás: az elektrolizáláskor a megolvadt salakon átfolyó acél gáz- és szennyező tartalma lecsökken

28 Acélok utókezelése (üstmetallurgia)

29 Az acél vákumozása

30 Átolvasztás Vákuum ívfényes Elekrosalakos

31 Vas- és acélgyártás folyamata (összefoglalás)

32 Alapanyagok gyártása Fémkohászat Alumínium és könnyűfém kohászat
Gyártási folyamatok Alapanyagok gyártása Fémkohászat Alumínium és könnyűfém kohászat

33 Az alumínium gyártás folyamatai
Érc: bauxit Ebből hidrometallurgiai és pirometallurgiai eljárással timföldet (Al2O3) állítanak elő A timföld elektrolízisével (elektrometallurgiai eljárással) választják le az alumíniumot

34 A bauxit feldolgozás folyamatai (1)
Bauxit előkészítés: őrlés, vizes mosás (tisztítás), szárítás Bauxit feldolgozás: Nátronlúgos kezelés Co-on, ekkor nátriumaluminát keletkezik - NaAl(OH)4 Vörösiszap leválasztás Hűlés után kristályos alumíniumhidroxid – Al(OH)3 keletkezik Ezt Co-on izzítva kapják a timföldet – Al2O3

35 A bauxit feldolgozás folyamatai (2)

36 Alumínium kohászat (1) Cél: timföldből színalumínium előállítása
Folyamat: elektrolízis katód: grafit bélésű kád, anód: grafit rúd, elektrolit: maga a betét Betét: kriolit (Na3AlF6) + 6…8% Al2O3

37 Alumínium kohászat (2) Technológiai paraméterek: Kiválások:
Hőmérséklet: Co Egyenáram: U=4…5 V; I= 50…250 kA Kiválások: Katódbélésen az alumínium olvadék Grafit anódon az oxigén (erős fogyás) Csapolás időszakosan (98,5…99,5% Al)

38 Alumínium kohászat (3)

39 Alumínium kohászat (4) Anyagmérleg: Energia igény: 4 t bauxit
2 t timföld 1 t alumínium Energia igény: kWh/ 1 t kohóalumínium kWh/ 1 t finomított alumínium

40 Alumínium termékek Öntvények Rudak, csövek Lemez, szalag, fólia
Alakos munkadarabok (kovácsolás, folyatás, lemezalakítások) Előnyök: jó hő- és elektromos vezető, korrózióálló, könnyű

41 Az olvadt fém (acél) primér leöntése
Cél: a megolvadt acél szilárdítása további feldolgozásra alkalmas formában Formái: Tuskó öntés (kokilla öntés) Folyamatos öntés

42 Az acél kokillaöntése (1)
Felső öntés: Előny: Egyszerű, termelékeny Hátrány: A felfröccsenő fémcseppek felületi hibát okoznak

43 Az acél kokillaöntése (1)
Alsó öntés: Előny: Egyenletes, jó kitöltés Hátrány: lassú, eközben a fém oxidálódik

44 Az acél kokillaöntése (2)
Felső öntés: Alsó öntés:

45 Folyamatos öntés

46 Folyamatosan öntött termék dermedése

47 Kokilla- és folyamatos öntés összehasonlítása
Kokilla öntés Jelentős alakítási energiát igényel a további feldolgozás Nagy az anyagveszteség a felöntés és a kéreg eltávolítása miatt Nagy méretű tömbök, táblák alakíthatók ki Folyamatos öntés Rudak, széles szalagok alakját jobban meg-közelíti (kb. 100x100) Emiatt az anyagveszteség kicsi, a rúd azonnal tovább hengerelhető Ahol a méretek engedik, csak ott alkalmazható

48 Öntés további olvasztással (öntéssel) való feldolgozáshoz
A folyékony fémet megfelelő alakú és méretű fém formába öntik. A formák végtelenített láncon helyezkednek el

49 Öntvény gyártás Alapfogalmak
Az öntés során az olvadt fémet egy célszerűen kialakított üregbe, a formába öntik A megdermedt öntvény alakját, méretét a forma határozza meg Fogalmak: Forma: az alkatrész alakjának megfelelő üreg – az alkatrész negatívja Minta: az alkatrész méretét közelítő alak Mag: az öntvény üregeinek kialakítására

50 Az öntészeti eljárások felosztása (1)
Öntés elvesző formába Maradó minta Homokformába öntés Héjformázás Keramikus formázás Elvesző minta Kiolvadó minta (preciziós öntés) Elpárolgó minta Öntés tartós formába

51 Az öntészeti eljárások felosztása (2)
Öntés elvesző formába Öntés tartós formába Gravitációs kokillaöntés Kiszorításos öntés Kisnyomású kokillaöntés Nyomásos öntés Melegkamrás Hidegkamrás Centrifugál öntés

52 Homokformába öntés (1) alapfogalmak folytatása
A minta és a mag elhelyezése a formaszekrényben

53 Csapolás, kezelés, öntés

54 Formakészítés

55 Öntés Formakészítés

56 Ősi és modern öntöde

57 Példák:

58 Héjformázás (2)

59 Héjformázás (3) Példa

60 Precíziós öntés folyamata

61 Precíziós öntés: történelmi előzmények
4000 éve alkalmazott eljárás, az ipari módszerek mellett a szobrászok ma is használják

62 Precíziós öntés: modern alkalmazások

63 Gravitációs kokillaöntés
A fém kokillát több részből, osztottan készítik Tápfejet az elvesző formába öntéshez hasonlóan alakítják ki A kokilla falában 0,2…0,3 mm-es furatok vannak a levegő eltávozására

64 Fém kokilla, homok magok

65 Gravitációs kokillaöntés

66 Nyomásos öntéssel készült alkatrészek (2)

67 Nyomásos öntéssel készült alkatrészek (1)

68 Centrifugál öntés A kokilla forog, a folyékony fémet a centrifugális erő szorítja a falhoz Függőleges és vízszintes tengelyű változata ismert Elsősorban csövek öntésére használják, de tárcsákat is lehet önteni így

69 Az acéltermékek további feldolgozása