metalak: burdinazkoteknodbh.eu/attachments/article/87/burdinazko metalak.pdf · makinak eraikitzeko...
TRANSCRIPT
METALAK: burdinazko materialak
BATXILLERGO 1. MAILA
SAILKAPENA
BURDINAZKO MATERIALAK◦ Burdina (forjatua)
◦ Galdaketak (fundizioak)◦ Altzairuak
◦ Burdinazko konglomeratuak
BURDINAZKOAK EZ DIREN MATERIALAK◦ Aleazio astunak (>5 kg/dm3): kobrezkoak,
berunezkoak, zinkezkoak
◦ Aleazio arinak (=2-5 kg/dm3): aluminiozkoak, titaniozkoak
◦ Aleazio arin-arinak( < 2 kg/dm3): magnesiozkoak, beriliozkoak
Burdina eta altzairua
Burdina oso material interesgarria da arrazoi hauengatik:
Material sendoa da
Berotuz, erraza da bere itxura aldatzea
Makinak eraikitzeko material baliagarria da
Material magnetikoak sortzeko baliagarria da
Ugaria da; Lurreko %5-a burdina da eta mineral batzuetan bere aberastasuna %70 arte irits daiteke
Fintzeko nahiko erraza da.
Burdinaren minerala
Burdina lortzeko burdinaren minerala da abiapuntua; burdinaren minerala, burdinaren kontzentrazio handia duen minerala da.
Hona hemen burdinaren mineral batzuk:
hematita (%70 burdina; Fe2O3)
magnetita (%72 burdina; Fe3O4 )
limonita (%50-%66 burdina; Fe2O3+H20)
siderita (%48 burdina; FeCO3)
(Hemataite, photo taken by Transpassive,
August 2005)
(en:Bog iron (en:limonite) from forest nearpl:Żyrardów (en:Poland, en:Masovia). ‘Source:
Photo taken by Meteor2017 ‘Date:'16 June 2005 Tomasz Kuran aka )
Burdinaren minerala
Hona hemen burdinaren meategi bat:
Burdina lortzen
Ikusten denez, burdinaren mineral guztietan, burdina oxigenoarekin konbinatua agertzen da.
Mineral hauetatik burdina lortzeko, oxigenoa kendu egin behar da.
Burdina lortzeko bide nagusiena labe garaietan burutzen da.
Labe garaiak
Labe garaiak, burdina lortzeko
erabili izan diren eraikuntzak dira.Burdin mineralari oxigenoa
kendu, burdin metalikoa emateko
da helburua.
Ekuazio orokorrak, hauek dira:
FeCO2 + beroa = CO2 + Fe O
2Fe2O3+ 3C= 3CO2 + 4Fe
Prozesu eskematiko horretatik benetako prozesura, ordea, alde handia dago.
Mineralak ez daude egoera puruan mea eta ganga bereizi.
Karbono pururik ere ez dago.
KOBE FASTMET PLANT, JAPAN
Burdinaren minerala, koke ikatza eta kareharria labearen goiko aldetik gehitzen dira. Airea beheko aldetik gehitzen da.
Airearen oxigenoak koke ikatzarekin erreakzionatzen du, CO (karbono monoxido) emateko. Karbono monoxido horrek oxidoaren oxigenoa hartzen du, burdina emanez.
Burdin likidoa (arrabioa) behean jasotzen da. Bere gainean, baliorik ez duen zepa lortzen da.
Burdina solidotzean, burdinurtua (pig iron) lortzen da. Burdin hau, gogorra baino oso hauskorra da.
Hori dela eta, burdin hau ez da oso erabilgarria. Altzairua lortzeko, ezpurutasun gehienak oxigeno beroa pasatuz eliminatzen dira, oxigeno basikoaren labean (Basic OxygenFurnace). Prozesu honetan, ezpurutasunak oxido formara pasatzen dira eta gas eran eliminatzen dira. Lortzen den produktua karbono altzairua da, sendoa eta harikorragoa dena.
Hona hemen labe garaian egoten diren tenperatura gradienteak.
Labe garaitik burdin urtua ateratzen
Prozesua
Prozesua1. Ikatza berotu egiten da,
oxigenorik gabe, koke ikatzaemateko. Ikatz honek, %90eko
aberastasuna izan dezake.Koke erabiltzeko arrazoiak,
bero kantitate
handiarekin etake gutxi emanez konbustioa
egiten duela da.
2. Koke ikatza, burdinaren
minerala eta kareharria sartzendira labe garaian. Batzuetan, gai
hauek sinteriza daitezke.
3. Airea eta konbustioaren
beroak urtu egiten duteburdina.
4. Burdina urtua, behean
jasotzen da.
5. Ezpurutasunak (zepa) burdin urtuaren gainean geratzen dira.
Labe garaietik lortzen den burdina (arrabioa) %4-5 karbonoa dauka eta gogorra eta hauskorra denez, ez da oso material erabilgarria.
Material honekin bi bide jarrai daitezke:
Burdin forjatua lortu, burdin hori urtuz eta mailukatuz, karbono gehiena kendu arte.
Altzairua lortu
Altzairua lortu
Burdinetik altzairua lortzeko bi bide nagusi egon dira:
Bessemer bihurgailua
Oxigeno labea (BOF)
Bessemer bihurgailua
Bihurgailua hau ontzi kulunkari handi bat eta aireztatzeko hodia darama.
Urtutako materiala kargatu ondoren, aire-korrontea pasatzen da, soberan dagoen karbonoa erretzeko (honela, materialaren karbono-kopurua gutxituz). Erretzean sortzen den beroa, materiala urtuta mantentzen laguntzen du.
LD bihurgailua
Hau ere ontzi handi metaliko eta baskulagarria da, barrutik material
erregogorrezko estalduraz.
Finketa prozesuak ere hiru fase ditu:
1. Betetze fasea: bihurgailua okertzen da eta labe-garaitik datorren
arrabio galdatua aurreneko sartzen da; ondoren, altzairuzko txatarra eta
azkenik, zepa osatu eta arrastatuko duen material urgarria. Behin kargatu
eta gero posizio bertikalean jartzen da berriro.
2. Finketa: presio handian (12 atm)dagoen oxigenoa, urak hoztutako
lantza baten bidez, bihurgailuko goialdetik sartzen da masa urturaino.
Karbonoa oxidatzen da %1-etik beherako portzentaje urritu arte. Karbono
eta oxigenoaren arteko erreakzioa oso azkarra da eta, altzairua urtua
mantentzen duten tenperatura altuak sortzen ditu. Aldi berean, gehiegizko
fosforo, sufre eta silizioz gabetzen da.
Prozesuaren amaieran aleatzaileak, proportzio egokian, bihurgailuan
eransten dira nahi den altzairu mota lortzeko.
3. Huste fasea: bihurgailu okertzen da gainean dagoen zepa ateratzeko
eta azkenik, zeharo baskulatzen da galda irteteko.
LD bihurgailua, aleazio baxuko altzairu arruntak lortzeko gailurik
erabilgarriena da gaur egun.
Imagen: Cortesía de Association of Finnish Steel and Metal Producers.
Martin-Siemens labea
Txatarratik altzairua lortzea ahalbidetu zuen lehenengo gailua izan zen.
Erreberberazio-labe handia da (zeinean ganbara independente batean sortzen den beroa
eta labearen sabaiak, burdin urtuaren gainean islatzen duen) angeluzuzen formako eta sabaia ganga (bóveda) formakoa.
Materialaren karga goialdetik egiten da operadore berezien bidez. Labe honen ezaugarriek
material mota ezberdinez funtzionatzea ahalbidetzen dute: labe-garaitiko arrabioa edo arrabio
txatarra eta burdin mineralekin nahasia. Txatarra kantitatea totalaren %70-artekoa izan daiteke. Kasu guztietan karea eransten da zepa arrastatzeko.
Finketa fasea aurretik berotutako erregaia labe barruan erretzean datza 1.800 ºC-ko
tenperaturak lortu arte. Tenperatura hauetan material dituen ezpurutasunak oxidatu eta
kanporatzen dira: karbono monoxidoak gas modutan egiten du ihes eta silizio eta fosforo oxidoak kareak arrastatzen ditu zepa osatuz.
Ikusten denean karbono kantitatea egokia dela, aleatzaile egokiak eransten dira eta altzairu-
galda ateratzen da
Labe elektrikoak
Zentzu zorrotzean, ez dira altzairua sortzeko erabiltzen, finketa egiteko baizik.
Abantaila nagusiak: ahalbidetzen duten beroketa azkarra, tenperaturaren kontrol fina eta ezpurutasunak sor litzakeen gas erregairik eza.
Eragozpenik handiena beroa sortzeko erabiltzen den energia elektrikoaren kontsumo izugarrian datza. Horrexegatik, LD bihurgailutik edo Siemmens-Martinlabetik datozen altzairuen azkeneko finketa egiteko erabiltzen dira honelako labeak.
Gailu hauetatik altzairu bereziak lortzen dira, oso puruak, eta oro har deituriko altzairu finak, eta beste aldetik aleazio altuko altzairuak (altzairu herdoilgaitzak, besteak beste).
Labe elektriko erabilienak arku-labeak eta indukzio-labeak dira.
Arkuko labea: altzairuzko labea da,
zilindro formakoa, barrutik adreilu
erregogorrezko estalduraz eta hozte
zirkuitu duena. Goiko estalkia aise
aldentzen da karga-fasea errazteko eta
bizpahiru ikatz-elektrodoek zeharkatuta
dago.
Errefinatu nahi den altzairua behin
sartu eta gero, ontzia ixten da eta
material eta elektrodoen artean arku
voltaiko itzelak sortarazten dira.
Ondorioz, 3.800ºC arteko tenperaturak
sortzen dira zeinek oso urtze-
tenperatura handiko metalak
(molibdeno, wolframio, nikel, kromo,
banadio, manganeso eta titanio,
besteak beste) urtzea ahalbidetzen
duten.
Indukzio-labea, aurrekoa bezalakoa, altzairuzko ontzi zilindrikoa da, zeinak goialdean haril elektrikoa daraman. Barrualdeak ere adreilu erregogorreko estaldura du.
Materiala kargatu eta gero, hariletik (bobinatik) korronte elektrikoa zirkularazten da. Korronte honek materialaren barne induzitzen ditu deituriko Foucault korronteak (korronte elektrikoak), zeinek oso tenperatura handiak sortzen dituzten.
Labe honi UHP labea ere deritzo 105 tona altzairu 111 minututan sor baitezake.Egun, altzairutegi berrienek horrelako labeak izaten dituzte beraien instalakuntzetan