Слайд 2Железо (Fe).
Железо (Fe) – металл 3 периода, 8 группы (побочной подгруппы),
порядковый номер z=26, атомная масса A=55,8; заряд ядра +26, число нейтронов n=30, число электронов e=26, степень окисления +3;+4, хороший вастановитель.
На долю железа приходится около 1,5% от общего числа атомов земной коры. Из элементов семейства Fe совершенно исключительное значение имеет само железо, являющееся основой всей современной техники. Для характеристики его особой роли достаточно указать на то, что ежегодное мировое потребление железа составляет более 200 млн. т.
Слайд 3Физические свойства.
Серебристо-белый, блестящий металл, температура плавления – 1539 градусов, Железо легко
куётся и прокатываётся. В отличие от других металлов Fe притягивается магнитом.
Слайд 4Химические свойства.
В химически чистом состоянии железо может быть получено восстановлением его
окислов водородом или элекролизом растворов солей. Этот элемент представляет собой блестящий белый металл с сероватым или серебристым оттенком.
По химическим свойствам железо является металлом средней активности. В отсутствие влаги оно при обычных условиях заметно не реагирует даже с такими типичными металлоидами, как О, S, Cl и Br. Однако при нагревании взаимодействие протекает довольно энергично, особенно если металл находется в измельченном состоянии.
Слайд 5Домна.
Выплавка железа из руд производится в специальных вертикальных печах высотой 25
и более метров, со стальной внешней оболочкой и внутренней обкладкой из огнеупорного кирпича. Печи эти носят название доменных («домны»). Производительность их достигает 2 тыс. т металла за сутки.
Слайд 6Действие доменой печи.
По характеру своей работы домна является печью непрерывного действия.
Будучи раз введена в эксплуатацию («задута»), она затем безостановочно функционирует в течение нескольких лет, Для поддержания процесса, сводящегося, в основном, к восстановлению железа из его окислов, сверху через колошник вводится «шихта», т.е. последовательные слои железной руды, кокса и т. н. флюсов – специальных добавок (чаще всего СаСО3 ), необходимых для придания легкоплавкости образующемуся шлаку. Снизу через фурмы в домну все время вдувается воздух, предварительно нагретый до 600–800°С. За счет сгорания кокса температура в нижней части домны поддерживается на уровне приблизительно 1800°С. По направлению кверху она постепенно понижается и у колошника равна около 400°С. Накапливающиеся на дне печи расплавленный металл и жидкий шлак периодически выпускаются через специальные отверстия.
Слайд 7Результат работы доменой печи.
Получающийся при доменном процессе металл представляет собой сплав
железа с углеродом, содержащий и другие примеси, чаще всего Si, P, Мn и S. Присутствие всех этих элементов сильно влияет на механические свойства металла. Особенно велика роль углерода. При содержании последнего более 1,7% получается чугун, который и является конечным продуктом доменного процесса.
Для понижения содержания углерода в получаемом при доменном процессе чугуне к последнему обычно добавляют окислы железа и выдерживают его при высокой температуре в токе воздуха. При этом происходит выгорание углерода (а также большинства остальных примесей) и в результате образуется сталь или ковкое железо. Вводя в обычную углеродистую сталь примеси других элементов, получают различные сорта специальных сталей, удовлетворяющие самым разнообразным запросам машиностроения.
Слайд 8Мартеновская печь.
Довольно большая продолжительность мартеновского процесса (несколько часов) позволяет легко управлять
им с целью получения металла желательного состава. В зависимости от характера исходных чугунов, футеровка пода мартеновской печи делается «кислой» (из силикатных материалов) или «основной» (из жженого доломита). Большие возможности интенсификации этого процесса открывает использование воздуха, предварительно обогащенного кислородом.
Слайд 9Действие мартеновской печи.
Температура затвердевания доменного чугуна обычно лежит около 1200 °С
(причем переход из жидкого в твердое состояние сопровождается увеличением объема). Для переработки его на сталь (или ковкое железо) основное значение имеет мартеновский процесс, основанный на использовании так называемой регенеративной печи. Принцип метода заключается в выжигании из доменного чугуна примесей за счет кислорода воздуха, проходящего над расплавленным металлом, и кислорода добавляемых к нему окислов железа (в виде ржавого железного лома или чистой железной руды). Необходимая для поддержания металла з жидком состоянии высокая температура достигается сжиганием над ним смеси горючего газа и воздуха (в избытке), предварительно сильно нагретых за счет тепла отходящих газов. Конструктивно это предварительное нагревание осуществляется в мартеновской печи путем периодического изменения направления потока газов на обратный. Пусть, как показано на рис. 204 стрелками, горючий газ (А) и воздух (Б) входят первоначально слева. Смешиваясь у начала пространства над расплавленым металлом (Г), они сгорают, причем отходящие газы нагревают камеры А и Б правой части печи. После того как эти камеры достаточно накалятся, ток газа и воздуха меняют на обратный. Теперь правые камеры отдают им свое тепло, а левые накаливаются отходящими газами и т. д. При пользовании для нагревания мартеновской печи сжиганием нефти (вбрызгиваемой прямо в пространство над металлом) камеры А становятся излишними.