ŠKOLA: Gymnázium, Chomutov, Mostecká 3000, příspěvková organizace AUTOR: Mgr. Monika Šléglová NÁZEV: VY_32_INOVACE_06B_20_Výroba oceli TEMA: Kovy ČÍSLO PROJEKTU: CZ.1.07/1.5.00/34.0816 DATUM TVORBY: 17.2.2013

ANOTACE Materiál je určen pro studenty 2. ročníku 4letých a odpovídajících ročníků víceletých gymnázií, do předmětu Chemie, kapitola Kovy. Tento materiál slouží pro výklad učiva o výrobě oceli. První část prezentace je určena jako podpora výkladu učitele a je doplněna řadou ilustračních obrázků a internetovými odkazy na ně. Tato část může sloužit jako podklad zápisu do sešitu. Druhou část prezentace tvoří kontrolní otázky na prověření získaných znalostí. Řešení žáci doplňují do promítaného zadání na tabuli fixem, nebo pomocí světelného pera na interaktivní tabuli nebo písemně do sešitu. Otázky lze také použít ke zkoušení jednoho žáka, nebo jako kontrolní test pro celou třídu. Správné odpovědi se objevují postupně na kliknutí myši. Materiál je určen pro interaktivní výuku. Veškeré hypertextové odkazy jsou platné ke dni vytvoření díla.

VÝROBA OCELI

Co je to ocel? Ocel = slitina Fe + C (obsah C < 2,11% ) vyšší obsah C = litina surové Fe nemá vhodné fyzikální vlastnosti není kujné ani pružné → nutné zušlechťování Ocel = železo zušlechtěné zkujňováním princip: snižování obsahu uhlíku (Fe3C) a odstranění příměsí (Si, S, Mg, P)

Výroba oceli V konvertorech (od 19. st. dodnes) V siemens-martinských pecích (od 19. st do 60. let 20. st.) V elektrických pecích (od 20. st.)

1. Bessemerův konvertor Surové roztavené Fe + vhánění O2 zespodu → → oxidace C a nežádoucích příměsí (cca 15 min) FeC3 + O2 → 3Fe + CO2 původně - kyselá vyzdívka → nedokáže odstranit S a P zásaditá vyzdívka – Thomasův konvertor odstraní P a S dnes – kyslíkové konvertory - vhánění O2 seshora

1. Bessemerův konvertor [1]

2. siemens- martinská pec používá ohřev vzduchu → dosažení vyšších teplot pomalejší proces (24 hod) kvalitnější ocel vsádka až 500 tun

3. Elektrická oblouková pec požadované teploty je dosaženou elektrickým obloukem mezi C elektrodou a vsádkou potřebný O2 se dodává železným šrotem (Fe2O3, Fe(OH)3) šrot je hlavní částí vsádky, surové Fe je v menšině

3. Elektrická oblouková pec [2]

Vlastnosti oceli podle obsahu C do 1,4% C oceli měkké a tvárné nad 1,4% C oceli tvrdé a pružné ocel se odlévá do forem tzv. kokil odlitek = ingot [3]

Další zušlechťování ocelí Kalení - výrobek se zahřeje do žáru a prudce ochladí (ve vodě) - ocel tvrdá, ale křehká Popouštění - zakalená ocel se zahřeje (200-300°C) a pomalu se ochlazuje - odstraní se křehkost, ale ne tvrdost Legování - přísady dalších kovů (Ti, W, Cr, Ni, …) - zlepšují se mechanické vlastnosti oceli

Druhy ocelí dnes cca 2 500 druhů dělení podle složení nebo podle použití příklady podle použití: konstrukční oceli – nelegovaná, stavebnictví nástrojové oceli – středně až vysoce legované příměsi: Ni, Mo, W, Cr, V (podle použití) pružinové oceli – vyšší obsah C + Mn, Cr korozivzdorné oceli – běžné mají 18% Cr + 10% Ni

Zajímavost – damascénská ocel obsahuje dva druhy ocelí spojených překládáním a kovářským svařováním (něco jako listové těsto) výrobek spojuje vlastnosti obou, může být pružný i tvrdý obrázky: http://www.steelguru.com/uploads/reports/DS2-02-09-2008.jpg http://www.vikingsword.com/ethsword/shamshir/shamshii.jpg

Kontrolní otázky: Kdy mluvíme o oceli a kdy o litině? Ve kterém konvertoru je možné odstranit i fosfor a síru? Které legovací prvky znáte? Kterou vlastnost ocel získá zakalením? Ocel má < 2,1% C, litina více V Thomasově konvertoru se zásaditou vyzdívkou Kterou vlastnost ocel získá zakalením? Cr, Ni, Ti, W, V, (Mo, Si, …) tvrdost Kterou vlastnost ocel získá zakalením?

Kontrolní otázky: Co je popouštění oceli? Jakým způsobem se získává potřebný kyslík při zkujňování v obloukové peci? Co je podstatou výroby oceli? Odstranění křehkosti zakalené oceli zahřátím na nízkou teplotu a pomalým ochlazením. Přidáním železného šrotu. Snížení obsahu C pod 2% a odstranění příměsí kyslíkem.

citace Archiv autora http://geologie.vsb.cz/loziska/suroviny/vyroba_zeleza.html Slide 7, obr. 1: NEZNÁMÝ. Wikipedia [online]. [cit. 17.2.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Bessemer_converter.jpg Slide 10, obr. 2: STOUGHTON, Dean Bradley. Wikipedia [online]. [cit. 17.2.2013]. Dostupný na WWW: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Heroult_refining_furnace_Transversal_view_Stoughton.PNG Slide 11, obr. 3: NOSKO, Eugen. Wikipedia [online]. [cit. 17.2.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Fotothek_df_n-34_0000253_Metallurge_f%C3%BCr_H%C3%BCttentechnik.jpg