Erzgewinnung, Eisenherstellung und Stahlverarbeitung: Prozesse und Techniken

Welche Faktoren bestimmen die Rentabilität der Erzgewinnung?

Die Faktoren sind:

• Lage: Tiefe, Konsistenz des Bodens, Transportmöglichkeiten usw.
• Art der Extraktion: Steinbruch, Bergbau usw.
• Art und Qualität des Ganggesteins und der Erze: Mindestens 40 bis 50 %, und es darf keinen Schwefel enthalten.
• Soziale und ökonomische Faktoren: Aktuelles Angebot und Nachfrage.

Was ist die Rolle von Kalkstein und Koks bei der Gewinnung von Gusseisen?

Koks erzeugt durch Verbrennung Wärme für chemische Reduktionsreaktionen (Sauerstoffentzug) und schmilzt das Erz in einem speziellen Ofen. Kalkstein (Dolomit) senkt den Schmelzpunkt, macht die Schlacke flüssiger und reagiert chemisch mit dem Ganggestein, um die sogenannte Schlacke zu bilden.

Beschreiben Sie den Prozess in einem Hochofen mit allen Schritten.

Erster Schritt: Stellen Sie sicher, dass die Reinigungstore geschlossen sind und öffnen Sie die Eingänge für Schlacke und Roheisen sowie die Luftdüsen.

Zweiter Schritt: Legen Sie den Kraftstoff in den Hintergrund und zünden Sie ihn an.

Schritt Drei: Füllen Sie ein Drittel des Kokskohle ein, bis es heiß wird. Dann das zweite Drittel und schließlich den Rest. Wenn das gesamte Material rotglühend ist, prüfen Sie, ob es mit der Schmelzzone gefüllt ist.

Vierter Schritt: Geben Sie schnell die restlichen Komponenten in einer verschachtelten Reihenfolge (Kokskohle, Kalkstein) hinzu und starten Sie den Vorgang. Dies geschieht kontinuierlich, da die Bestandteile hinzugefügt und Eisen und Schlacke entfernt werden, sodass der Ofen immer in Betrieb ist.

Welche Verfahren werden zur Stahlherstellung verwendet?

Es gibt mehrere Verfahren zur Stahlherstellung. Hier eine kurze Zusammenfassung:

• Blowing-Verfahren:
• Sauerstoffkonverter (LD):

Der Boden ist mit feuerfesten Ziegeln (basische chemische Zusammensetzung) bedeckt.

• Geeignet für Stahl von außergewöhnlicher Qualität.
• Für Chargen von 300 Tonnen Stahl.

Operation

Der CARC-Prozess erfolgt, indem der Ofen in einem Winkel geneigt wird.

Flüssiges Eisen, Flussmittel und/oder Schrott werden hinzugefügt.

Schließlich werden die erforderlichen Kohlenstoff- und Legierungselemente hinzugefügt.

• Konverter (Bessemer und Thomas):

Der Prozess ähnelt dem des LD-Verfahrens, der Unterschied besteht darin, dass ein Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff verwendet wird, wobei letzterer die Härte und Sprödigkeit des Stahls beeinflusst. Diese Methode wird kaum noch verwendet.

Die Bessemer-Birne wird verwendet, wenn keine Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor vorhanden sind, während der Thomas-Konverter Wände aus Dolomit und Kalk verwendet, um zusätzlich Phosphor und Schwefel zu entfernen.

• Siemens-Martin-Verfahren:
• Martin-Ofen - Siemens:

Eisen wird mit Stahlschrott mit weniger Kohlenstoff vermischt, um diesen auf das gewünschte Limit zu reduzieren. Auf einem Tablett (falls Säure vorhanden ist, um Phosphor und Schwefel zu entfernen, und Boden, falls Phosphor und Schwefel entfernt werden müssen). Stahlschrott und Kalkstein (Flussmittel) werden nach dem Gusseisen bei hoher Temperatur über die Materialien gegeben, und die Mischung schmilzt nicht. Testproben werden regelmäßig entnommen, um den Prozess zu korrigieren.

• Elektrische Verfahren:
• Elektro-Ofen:

Er hat eine Ausmauerung. Sie sind für Lasten von 100 Tonnen gebaut.

Er wird hauptsächlich mit ausgewähltem Stahlschrott beladen.

Legierungen wie Ni, Cr, Mo usw.

Operation

• Mehr Schrott und Flussmittel (Kalk) werden in den Ofen eingeführt.
• Das Metall wird mit 3 Zylindern aus Graphit (Elektroden) geschmolzen, zwischen denen und dem Schrott kraftvolle Lichtbögen entstehen, die das Metall schmelzen.
• Die erzeugte Schlacke wird entfernt, Kohlenstoff (typischerweise Kohle, Anthrazit) wird hinzugefügt und die gesamte Masse wird erhitzt.
• Dann werden Metalllegierungen aus Ferrosilicium, Ferromangan, Kieselsäure und Kalk hinzugefügt, um Schwefel zu entfernen.
• Schließlich wird die gesamte Stahlschmelze in einen speziellen Löffel gegossen, der zum Gießbereich transportiert wird.

Beschreiben Sie die Kohlenstoffanteile der Gießereien.

Gusseisen enthält einen Kohlenstoffanteil zwischen 2 und 5 %. Im Allgemeinen ist es spröde und hart, widersteht aber schlechter Kompression sehr gut. Es wird in weißes, graues, formbares und duktiles Gusseisen unterteilt.

Im weichen Gusseisen (erste Schmelze) ist der Kohlenstoff in Kombination mit Eisen als Zementit vorhanden, was bei Bruch eine weiße Farbe ergibt. Es kommt direkt aus dem Hochofen und hat einen Kohlenstoffgehalt zwischen 2 und 3 %. Es ist ein sprödes Material, hart und schwer zu bearbeiten und wird in Teilen mit hohem Abrieb verwendet.

Im Gusseisen (zweite Schmelze) ist der Kohlenstoff in Form von Graphitplatten vorhanden, was ihm eine graue Farbe verleiht. Es wird durch Schmelzen von Roheisen und Schrott im Kupolofen gewonnen, der dem Hochofen ähnelt, aber in kleinerem Maßstab. Es ist ein sprödes Material, das nicht zum Schmieden oder Schweißen geeignet ist, aber bearbeitet und sehr geschmeidig ist. Seine niedrigen Kosten und die Fähigkeit, Schwingungen zu absorbieren, machen es ideal für komplizierte Formen.

Das Temperguss ist ein Nebenprodukt des weißen Gusseisens, dessen Verformung reduziert wird, um eine gewisse Formbarkeit und Duktilität zu verleihen, was die Sprödigkeit verringert und die Möglichkeiten erhöht. Es wird in Teilen verwendet, die keinen mechanischen Kräften ausgesetzt sind.

Sphäroguss: Eisen, dem Magnesium-Nickel zugesetzt wurde. Diese Elemente bewirken, dass der Graphit eine knotige Struktur annimmt, die ähnliche Funktionen wie Temperguss aufweist, aber eine höhere mechanische Festigkeit und gute Verformbarkeit bietet.

Was ist der Prozess des Gießens oder Spritzens?

Beschreiben Sie die Vorgänge, die zur Bildung von Formmassen durchgeführt werden.

Dieser Prozess besteht aus dem Gießen von geschmolzenem Material in Formen, die ihm nach dem Abkühlen die endgültige Form geben. Ideale Materialien sind solche mit einem niedrigeren Schmelzpunkt, wie Eisengießereien. Für die Schmelze werden hochlegierte Stähle verwendet, die als Gussstähle bezeichnet werden.

Die Operationen sind:

Schmelzen: erfolgt in Konvertern oder Öfen, oder das Material wird in Eimern geschmolzen transportiert, die es halten.

Vorbereitung des Modells: Es hat die gleiche Form des zu erhaltenden Objekts und besteht in der Regel aus Holz. Für die Gestaltung ist es notwendig, die wesentlichen Verträge zu prüfen, es gibt Einschränkungen für die Konstruktionsdetails usw.

Formvorbereitung: Auf der Grundlage des Modells konstruieren wir eine Form, die Gase abführen kann, mit einem Eingang für das geschmolzene Material (Wanne) und einem Auslass (Lingo).

Gießen: besteht aus dem Gießen von geschmolzenem Metall in die Form und kann auf verschiedene Arten erfolgen:

• • Direktes Gießen: Die Form wird von oben gefüllt, was die Erstarrung des Metalls begünstigt.
  • Siphon-Waschen oder Quelle: Das Metall wird durch das Trinken gegossen und in den Boden der Form geleitet. So werden Lufteinschlüsse oder Lunker am besten beseitigt und vermieden. Ein Nachteil ist, dass oft nicht viel Material gut erstarrt und in die Tröge gelangt.
  • Gießen von der Seite: Es ist ein Kompromiss zwischen den beiden anderen. Aber bei dieser Methode wird mehr Material verschwendet.
  • Stranggießen (empfohlen): Das geschmolzene Metall wird in eine Form mit einem sich bewegenden Hintergrund gegossen, dessen Querschnitt die Form des gewünschten Produkts hat. Das Material verlässt die Maschine ohne Unterbrechung, bis der gesamte Metalllöffel gegossen ist, sodass es weniger Abfall gibt und mehr Formen, Energie und Arbeitskosten gespart werden.

Fertigstellung: Das Formstück wird entfernt, gereinigt, entgratet, Tröge und Tragegurte werden entfernt. Es wird auch eine Wärmebehandlung angewendet, um interne Spannungen zu beseitigen, die durch Temperaturschwankungen verursacht werden.

Was würden Sie als Verformungsprozess bezeichnen?

Beschreiben Sie die verschiedenen Techniken.

Die Verformung ist der Prozess, bei dem die endgültige Form des Materials durch Verformen im heißen oder kalten Zustand erreicht wird. Dazu gehören:

• Schmieden: plastische Verformung, die kalt und warm ohne Schmelzen angewendet wird. Erzielt gute mechanische Teile ohne Lunker.
• Laminierung: wird heiß oder kalt durchgeführt und ist eine plastische Zusammensetzung, die aus der Kompression des Metalls besteht.
• Heißprägen: ein Schmiedevorgang, der wiederholt mechanisch durchgeführt wird, um größere Stücke zu erhalten und zu fertigen.
• Kaltstanzen: Metallblech wird durch vorheriges Feinwalzen verformt. Je nach Form kann es sich um Falzen, Stanzen, Pressen, Dehnen und Scheren handeln.

Was ist der Prozess durch Spanabfuhr?

Es wird verwendet, um Teile genauer zu machen, mit Werkzeugmaschinen, die die menschliche Hand ersetzen. Die am häufigsten verwendeten Maschinen sind:

• • Hobeln, Stoßen, Drehen, Bohren, Fräsen, Schleifen und Mahlen.

Welche Behandlungen verbessern die mechanischen Eigenschaften, sobald sie beeinträchtigt sind?

Es ist möglich, seine mechanischen Eigenschaften durch thermische und thermochemische Behandlungen wie Härten und Anlassen zu verbessern.

• • Ausgeglichenes beinhaltet Erhitzen des Materials (900 ° C) Flüssigkeit in einem abgeschreckt. Erhöht Härte und Festigkeit, aber auch die Zerbrechlichkeit.
  • Anlassen: Anlassen ist ähnlich, aber das Material) erhitzt, um weniger Temperatur (700 ° C temperiert. Auf diese Weise die Korrektur des übermäßigen Härte und Sprödigkeit von einem schlechten.
  • Glühen bringt das Heizen der Stahl (1100 ° C) und langsam abgekühlt. Verliert seine kristalline Struktur und wird weich und leicht zu verarbeiten.
  • Zementieren: thermochemischen Verfahren, bei dem steigt die Temperatur der Stahlteile, sie in Kontakt mit Kohlenstoff. Dies ergibt eine hohe Oberflächenhärte und behält sich das Eigentum des Stahls.