Inžinerinių medžiagų teorija

1 Inžinerinės medžiagos Inž. medž. klasifikuojamos taip: Metalai, plastikai, kompoziciniai, miltelinės, guma, medis, stiklas, klijai. Mašinų gamyboje: metalai ir jų lydiniai. Dažniausiai naudojami ketus ir plienas. Pagr. metalų savybės: elektr. ir šilumos laidumas, plastiškumas ir kalumas, kristalinė sandara, varža didėja kylant temperatūrai, lūžio blizgesys. Kompozicinės medžiagos – tai dviejų ar daugiau chemiškai skirtingų medžiagų, kurių ryškus skiriamasis pavadinimas, kompozicija. Jos susideda iš armojamosios ir rišamosios (matrica) medžiagų. Armojamieji gali būti: stiklo, silicio karb., anglies pluoštai, asbestas, plieno (grūd.) viela, medvilnė. Matricomis būna: polimerai, stiklas, keramika, metalai ir jų lydiniai. Miltelinės medžiagos gaminamos miltelinės met. būdu. Susideda iš 3 dalių: miltelių gamyba, gaminio formavimas ir jo sukedinimas. Medžiagos, kurių pagrindas yra polimerai, vadinamos plastikais. Guma yra natūralių arba sintetinių kaučiukų cheminių reakcijų produktas. Stiklo gaminiai gaminami išlydžius Si, B, P, Ge, As. Savybės priklauso nuo cheminės sudėties ir terminio apdorojimo. 1.2 Medžiagų savybės Visas inž. medž. savybės skirstomos į 5 grupes: mechaninės, fizinės, technologinės, cheminės, eksplotacinės. Mechaninės: stipris, plastiškumas, kietumas. Stipris – medž. savybė priešintis deformavimui ar suardymui veikiant ją statinėmis arba dinaminėmis apkrovomis. Stipris nustatomas atliekant spec. mech. bandymus naudojant bandinius iš tiriamos medžiagos. Kai esti statinės apkrovos, stipris nustatomas bandinių tempimo, lenkimo, sukimo, gniuždymo. Medž. reakcijai į apkrovą apibūdinti vartojama ne absoliutinė – sant. dydis. Sant. dydis – tai jėgos dalis, tenkanti bandinio skerspjūvio ploto vienetui. Šis sant. dydis vadinamas įtempiu. Formulė: (MPa) Ppr – apkrovos, iki kurios bandinio pailgėjimas tiesiog proporcingas jėgos didumui. Pe – apkrova, kuri sukelia tik tampriasias deformacijas. Virš to taško tarp įterpio nėra deformacijos. Elastingumo ribos formule: PT – apkrova, nuo kurios bandinys pradeda ilgėti beveik nesikeičiant apkrovai. TT – takumo riba. Pb – maximali tempimo apkrova Tb – stiprio riba Ptr – apkrova, kai bandinys nutrūksta Ttr – trūkimo riba Skirtingų medžiagų diagramos yra nevienodos. Esant dinaminėms apkrovoms stipris nustatomas pagal smūginio tasumo bandymo duomenis. Kietumas nustatomas 3 –imis būdais: Brinelio, Rokveto, Vikerso. Brinelio: į tiriamo metalo paviršių tam tikra jėga įspaudžiamas (2.5 – 10) mm grūdinto plieno rutuliukas.MB kietumas nustatomas minkštesnių metalų (atkaitinto plieno, ketaus) Rokvelo: į medž. paviršių įspaudžiamas deimantinis kūgis, kurio viršūnės kampas 120o [HRC60] kietumas nustatomas kietesnems medziagoms (grūdinto plieno, kietlydinių) b Vikerso: įspaudžiama ketursienė piramidė viršūnės kampas 136o C brėžinys- HV, universalusis metodas Smūginis tasumas – tai medžiagos, veikiamos smūginės apkrovos, priešinimasis suardymui. Tai kompleksinė charakteristika susijusi su plieno stiprumo ir plastiškumui. Tam ruošiami stačiakampiai 10x10x55 mm didumo bandyniai su nustatyto didumo įpjova. Dažniausiai ruošiami trijų rūšių bandiniai: KCU KCV KCT KC=K/Fo J/m2 J (arba kg.m) – bandiniui suardyti sunaudotas darbas K. Plastiškumas- tai bandinio savybė keisti matmenis nesuyrant. Jis apibūdinamas dviems ištempimo bandymo rodikliais. – sant. pailgėjimas – sant. susitraukimas Trapių metalų abu rodikliai yra artimi 0. Plastiškų metalų siekia kelias dešimtis. Kietumas – medžiagos savybė priešintis kito kūno skverbimuisi į ją. Fizinės medžiagų savybės Fizinės metalų savybės: lyd. temp., tankis, linijinio ir tūrinio kritimosi koeficientai, elektrinis ir šiluminis laidumas. Savybės priklauso nuo cheminės sudėties ir struktūros. Cheminės medžiagų savybės: cheminis aktyvumas, chemiškas reagavimas su agresiomis terpėmis, antikorozinės sav. Technologinės: liejimumas, kalumas, suvirinamumas. Liejamosios: skystų metalų takumas, susitraukimas, likvacija – cheminės sudėties nevienodumas. Kalumas – met. savybė veikiant apkrovai įgauti reikiamą formą nesuyrant prie didelių plastinių deformacijų. Virinasi mažai angliuotas plienas ir mažai ligeriuotas plienas. Eksploatacinės savybės: atsparumas šalčiui, karščiui, antifrikcinės ir pritvirtinimo prie kitos medžiagos savybės. Kristalinė metalų sandara! Visos kietos medžiagos skirstomos į dvi grupes: 1 amorfinės, kurių atomai ardvėje išsidėstę chaotiškai: stiklas; 2 kristalinės, kurių atomai išsidėstę tam tikra tvarka ir sudaro taisyklingus geom. kūnus. Visi metalai yra kristaliniai kūnai. Mažiausias taisykl. atom. derinys pasikart. krist. medžiagoje bet kuria kryptimi vad elem. gardelė. Gamtoje yra su erdvinių kristalinių gardelių tipu. Gardelės skiriasi atomų išsidėstymų kampais. Atstumai tarp gardelėje esančių atomų vadinami gard. parametrais. Dažniausiai pasitaiko šios elem. gardelės: Kubinė centruoto tūrio gardelė KCT [brėžinys] Kubinė centruoto paviršiaus KCP [brėžinys] Heksagoninė tankė [brėžinys] Mg: a = 0.3209 nm 1 nm = 10-9 m c = 0.5210 nm Polimorfizmas! Kai kurie metalai keičiantis temperatūrai keičia savo gardelę. Mn gali turėti 4 skirtingas gardeles. Metalų gebėjimas keisti gardelę keičiantis išorinėms sąlygoms vad. polimorfizmu arba alotropija. Gardelės pasikeitimas vad. polimorfiniu arba alotropiniu vyksmu. Modifikacijos: , , , , . Žemiausia temperatūra – aukščiausia temperatūra. Keičiantis gardelei pakinta metalo tūris, fizinės savybės. Polimorfinis virsmas vyksta difuziniu būdu. Temperatūros, kuriose met. keičia gardelę, vad. kritinėmis temperatūromis. Fe turi tris kritines temperatūras: 768oC – Kiuri taško temp. Fe keičia tik magnetiškumą. 911oC – keičia KCT į KCP | Fe 1392oC – keičia KCP į KCT | Fe 1.5. Metalų kristalizacija!!! Kristalizacijos pobūdis turi didelę įtaką met. savybėms. Pirminės lydinio struktūros liejiniuose negalima visiškai panaikinti net ir labai sudėtingu term. abdorojimu. Sumažėjus skysto met. temp. susidaro kristalų užuomazgos ir prasideda kristalizacija. Realiuose lydiniuose pagr. reikšmę turi netirpios priemaišos, kurios gali tapti kristalų užuomazgomis. Kristalų augimas prasideda, kai metalas peraušinamas. Pirminė metalų ir lydinių kristalizacija liejimo formose priklauso nuo daugelio veiksmų: perkaitinimo ir skysto metalo aušimo greičio. Kristal. procese lygiagrečiai vyksta 2 procesai: atsiranda naujų užuomazgų ir susidariusios užuomazgos auga. Smulkiagrūdį met. galima gauti greitai aušinant arba modifikuojant skystą metalą. Modifikuojant pridedama priedų. Modifikatoriai pirmos ir antros rūšies. Pirmos: mažina kristalų briaunų augimą; Antros: padidina kristalizacijos centrų skaičių. Kristal. būna laipsniškoji ir tūrinė. Realiomis sąlygomis abiejų tipų krist. dažniausiai vyksta kartu. Išryškėja zonos: smulkiagrūdė struktūra su įvairiai orientuotais kristalais. Gilesniuose sluoksniuose stulpelinė struktūra su kristalų orientacija. 1.6. Metalų lydiniai ir jų tipai!! Gryni metalai ne visada turi reikiamą kompleksą, todėl naudojami metalų lydiniai. Metalų lydiniai – tai medž., gautos sulydžius metalus arba met. su nemet. Lydinio dalys, turinčios vienodą cheminę sudėtį ir vien. krist. gardelę vad. lydinio fazėmis. Visi lydiniai skirstomi į 4 grupes: 1.mechaninius mišinius; 2.kietuosius mišinius; 3.cheminius junginius; 4.tarpines fazes. 1) Mechaniniai mišiniai – tai tokie lydiniai, kai skysti lydinio komponentai tirpsta vienas kitame, o kristal. atskirai. Jie gali susidaryti esant bet kokiam komponentų santykiui. Yra dvifaziai ir daugiafaziai. Liejamieji lydiniai dažniausiai yra mechaninės. 2) Kietųjų tirpalų tipo lydiniai – tai lydinys, kurio ir kieti komponentai lieka ištirpę vienas kitame. Kai kurie met. gali neribotu santykiu ištirpti vienas kitame. Au ir Ag Cu ir Ni Na ir N Tokie lydiniai vadinami neriboto tirpumo. Kiti tirpiniai gali susidaryti dviem būdais: a) tirpinamojo metalo atomai pakeičia tirpiklio atomus jo kristalinėje gardelėje. Tai pakeitimas kietuoju tirpalu. b) kai tirpinamojo elem. atomų skersmuo yra gerokai mažesnis už tirpiklio atomo skersmenį. Susidaro įsiterpimo kiet. tirpalai. 1.Cheminių junginių lydiniai: dėl cheminės sąveikos stingstant susidaro kristalai su nauja, iš abiejų komp. sudaryta gardele. Chem. jung. lyd. dažniausiai susidaro tarp metalų ir nemetalinių medž.: oksidai, sulfidai, nitridai. Tokio tipo lyd. tirpsta neribotai. 2.Tarpinės fazės lydiniai – praktikoje sutinkamos fazės, kurios sudaro tarpinį būvį tarp kietųjų tirp. ir chem. junginių. Tai intermetaliniai junginiai. Tokių junginių daugiausiai yra padidinto stiprinimo lydiniuose. 1.7. Lydinių būsenos diagramos Jos parodo ryšį tarp lydinio sudėties, temperatūros ir fazinės būklės. Naudojamos parenkant lydinių lydimo, liejimo, temp. apdorojimo. Joms sudaryti naudojamos aušimo kreivės. Šių kreivių horizontalūs ruožai ir lūžio taškai atitinka lydinio pakitimus ir vadinami kritiniais. Perkėlus vienos lydinių šeimos visų esamų aušimo kreivių kritinės temp. taškus ties atitinkamomis koncentr. į temperatūros bei koncentr. ašis ir sujungus šiuos taškus kreivėmis, gaunamos lydinių būsenos diagramos. ACD – likvituso linija ACB – Pb kristalai + skystas lydinys CBE – Sb kristalai + skystas lydinys Žemiau DCE – kietas lydinys, soliduso linija. 1.8.3. Geležies – anglies lydinių klasifikavimas ir žymėjimas! Plienas – tai anglies ir geležies bei kai kurių kitų priemaišų lydinys, kuriame yra iki 2.14% C. Plienas vad. angliniu tuomet, kai be Fe ir C yra tik nuolatinių priemaišų (Mn, Si, P, S). Legiruotu plienas vadinamas tada, kai jame yra papildomų elementų. Anglinis plienas atsižvelgiant į anglies kiekį, skirstomas į: 1 Neanglingąjį (iki 0.08% С); 2 Mažaanglį (iki 0.25 % C); Vidutinio anglingumo (0.3 – 0.6 % C); Anglingąjį (daugiau kaip 0.6 % C). Pagal išoksidinimo laipsnį: 1.Verdančio stingimo (kn) (Mn) 2.Pusiau ramaus stingimo (nc) (Mn, Al) 3.Ramaus stingimo (Cn) (Mn, Si, Al) Verdančio st. plienas gaunamas tada, jei prieš išlydžius nepilnai pašalinamas O2. Atsižvelgiant į kenksmingų priemaišų kiekį, anglinis plienas skirstomas: 1.Paprastasis (0.05 % S 0.04% P (Rusijoj, JAV) (0.045% S 0.045% (Vokietijoje)) 2.Kokybiškai (iki 0.04% S ir 0.035 P) 3.Pagerintos kokybės (0.025% S 0.025% P) (A) Paprastame konstrukciniame pliene yra iki 0.49%. Jo gamybos tech. nekeliama aukštų reikalavimų. Šis plienas plačiai naudojamas metalinių konstrukcijų ir detalių gamyboje. Žymimas CT1, CT2, CT3...CT6. (Rusijoje) Kuo didesnis skaičius – tuo daugiau C. Vokietijoje papr. konstr. Plienas žymimas C10, C20, C70. Skaičius rodo C kiekį 100 – iomis % dalimis. (C20 = 0.20 % C). Statybinis plienas žymimas Ust37 (37- stiprumo riba tempiant, MPa/9.8), (U – rodo išoksidinimo laipsnį). Anglinis kokybiškas plienas gaminamas su mažesniu kenksmingų priemaišų kiekiu. Jame yra mažiau nemetalinių intarpų. Jo mikrostruktūra tolygesnė,todėl naudojamas svarbiems gaminiams. Rusijoje žymimas (plienas 45) 45 = 0.45% С. Vokietijoje – S40 40 = 0,40% С. JAV – 1045. Automatų plienas (lengvai pjaunamas) skiriamas apdirbti greitaeigiais automatais. Jį lengva apdirbti dideliais pjovimo greičiais. Tekinant gaunama trapi drožlė ir trapus paviršius. Apdirbant galima 30% padidinti pjovimo greitį. Žymimas A11 (Rus) 11 = 0,11% С. Šiame pliene yra 0.15% - 0,30% Pb. Vokietijoje (9520) Liejamasis plienas naudojamas įvairios paskirties fasoninių liejimų liejimui. Jo cheminė sudėtis analogiška valcuoto plieno, tačiau savybės blogesnės. Rusijoje 15л, 20л, 40Xл Vokietijoje GS – 38 GS - 70 Irankių plienas – tai spec. plienas, tinkamas medžiagų apdirbimui ar perdirbimui, ruošinių transportavimui arba matavimui. Pasižymi dideliu kietumu ir atsparumu dilimui. Gaminami pjovimo įrankiai, matavimo įrankiai. Skirstomas į: 1.Įrankių plieną šaltajam ap. 2.Įrankių plieną karštajam ap. 3.Greitapjovį plieną. Šaltajam naud. nelegiruotasis arba legiruotasis įrankių plienas. Angl. įrankiniame pliene yra ne mažiau 0.7% С. Maksimali riba (1.3 – 1.4%) C Rusijoje У7, У8, У9 9 = 0.9% C Vokietijoje C70W1 1 = 0.025% P, S Lietuvoje LSTENISO 4957:2002 Nelegiruotas įrankių plienas šaltajam abdirbimui C45U, C70U, C705U, C120U 54 – 62 HRC kietumas Iš nelegiruoto įrankinio plieno dažniausiai naudojami šaltajam abdirbimui (iki200oC). Greitapjovis įrankių plienas (iki 600oC) yra gausiai legiruotas (N, Mo, cr, V) Legiruotuoju vad. toks pl., kurio sudėtyje be C yra viena ar daugiau spec. priemaišų, kurios pakeičia pl. struktūrą, savybes, terminio abdorojimo sąlygas. Dažniausiai pl. legiruojamas chromu, nikeliu, volframu, molibdenu, kobaltu, vanadžiu, titanu, aliuminiu, variu. Jei yra >0.5 Si ir >0.8% Mn, tai šie elem. taip pat vad. legiruojančiais. Atsižvelgiant į legiruojančių elem. kiekį plienas skirstomas: 1. mažai legiruotas (iki 2.5% leg. elem.0 2. vidutiniškai legiruotas (2.5 – 10% leg. elem.) 3. daug legiruotas (>10%) Legiruoto konstrukcinio plieno markėje nurodoma jo cheminė sudėtis. Rusijoje dviženklis skaičius markės pradžioje rodo anglies kiekį 100 – iomis % dalimis. Legiruojantieji elementai žymimi raidėmis, o jų kiekis – skaičiais, rašomais po raidžių: 09x17 H7 Ю1 Ketaus skirstymas pagal grafito formas: 1.pilkasis, su plokštelių pavidalo grafiku: [piešinys] 2.vermikulitinis, su kirminėlių pavidalo grafiku [piešinys] 3.kalusis, su dribsnių pavidalo grafiku [piešinys] 4.stiprusis, su rutulio formos grafiku [piešinys] Įvairių markių pilkasis ketus klasifikuojamas pagal medž. mech. savybes: tempiamąjį stiprį ir kietį. LSTEN 1561:2001 Klasifikuojant ketų pagal tempiamąjį stiprį: EN – GJL – 100 (EN – JL – 1000) • 150 (--“—1020) • -- -- -- -- -- -- • 360 (--“—1060) nurodo tempiamojo stiprio privalomąsias vertes, N/mm2 30 mm lietiems bandiniams. Ketus Ketus – tai Fe, C ir kai kurių priemaišų lydinys, kuriame yra daugiau kaip 2.14% С. Jis turi geresnes liejamąsias savybes negu plienas, tačiau blogesnes plastines savybes. Nuo C kiekio priklauso ketaus struktūra ir mechaninės savybės. Didėjant C kiekiui blogėja mech., tačiau gerėja liejamosios. Ketaus rūšys Ketus, kuriame visa C susijungus su Fe ir sudaro cementitą (Fe3C), vad. cementininiu. Dėl balto lūžio jis vad. baltuoju ketumi. Jis pasižymi geromis liejamosiomis savybėmis. Ketus, kuriame didžioji C dalis yra laisvo grafito pavidalu, vad. grafitiniu ketumi. Skirstomas į 4 pagr. grupes: Klasifikuojant pilkąjį ketų pagal ??? kiekį: [klasifikacija] Rusijoje žymimas rusiškomis raidėmis: CЧ10, CЧ15… CЧ35. (skaičiai rodo minimalią stiprumo ribą tempiant, kgf/mm2, kai liejinio sienelės storis 15mm. Vokietijoje žymimas: GGL20 Prancūzijoje žymimas Ft20 Kaliajam ketui galioja LT standartas LSTEN 1562:2002 Rusijoje kalusis ketus žymimas: KЧ37 – 12, KЧ56 – 4 Pirmoji skaičių pora – stiprumo riba tempiant kg/mm2 Kiti sk. – santykių pailgėjimą, % Vokietijoje: GTW – baltašerdis, GTP – perlitinis, GTS – juodašerdis Prancūzijoje: MB40 – 10, MP, MN Stiprusis ketus Lietuvoje: LST EN 1563:2001, EN GJS – 350 – 22 -- -- -- -- -- | ◦ 900 – 2 santykinis pailgėjimas, % Rusijoje: BЧ35, BЧ50,... BЧ100 | stipr. riba tempiant kg/mm2, Mpa 10-1 Vokietijoje: GGG Prancūzijoje: FGS Vermekulitinis ketus Mech. jo savybės artimesnės stipriajam, o liejamosios pilkajam. Rusijoje: ЧBГ30, ЧBГ40… ЧBГ45 | stipr. riba tempiant, kg/mm2 1.10.Varis ir jo lydiniai Vario lydiniai turi geras mech. savybes. Vario lydiniai sudaromi su junginiais: cinku, alavu, manganu, siliciu, švinu, aliuminiu, nikeliu, sidabru. Vario lydiniai skirstomi į 2 grupes: bronzas ir žalvarius. Bronzą sudaro Cu lydiniai su įvairiais metalais, išskyrus cinką. Vario lydiniai, kurių pagr. komponentai yra Cu ir Zn, vad. žalvariais (Zn iki 50%). Kai kurie Cu lydiniai turi savus pavadinimus: Cu – Ni – Melchioras (5 – 30% Ni) Cu – Mn – Manganinas Priklausomai nuo lydinio antro komponento, bronzos vad. alavinėmis, aliumininėmis, švininėmis ir pan. Daugiakomponentes bronzas įprasta vadinti Cu – Si – Mi – siliciomanganinė bronza Cu – Pb – Ni – švinonikelinės bronzos. Legiravimo elem. varyje, Rusijoje žymimi kitomis raidėmis nei pliene. [žymėjimas Rusijoje] Rusijoje Cu ir jo lydinių markės žymimos raidžių ir skaičių deriniu: [žymėjimas] Žalvarinių markių pradžioje rašoma raidė Л . Deformuojamose žalvariuose nurodoma Cu kiekis. [žymėjimas] Kai žalvaris legiruotas papildomais elem., tai markėje prirašomos atitinkamos raidės ir skaičiai, rodantys kiekį % (to elemento). ЛАН 59- 3 – 2 (59% Сu, 3 % Al, 2% Ni) Liejamuose žalvariuose po raidės Л rašoma Цб ir nurodomas Zn kiekis, % ЛЦ40С (40%Zn, 1% Pb) Bronzos Rusijoje Ьp Deformuojamųjų bronzų markėse rašomos raidės, po tų to šių elem. vid. Kiekiai, %. Ьp0ЦС 4 – 4 – 2,5 Liejamųjų bronzų markėse, po kiekv. leg. elem. žym. raidės rašomas vid. šio elem. kiekis, % ЬpЦ5С5 Vokietijos standartuose visų lyd. markių pradžioje rašomos raidės Cu, po to rašomi komponentų simboliai, o sk. po jų – tų komponentų kiekis, % СuZn15Si4 Prieš liejamąjį žalvarį – G – CuZn15Si4 JAV – C83800 1.11. Aliuminio lydiniai Iš visų spalv. met. Al plačiausiai naudojamas technikoje. Dažniausiai naudojami Al lydiniai. Al lydiniai neturi vieningos markiravimo sistemos. Jie skirstomi į 2 grupes: 1.deformuojamuosius : a)termiškai nest. Al + Mn + Mg b)term. stipr. duraliuminiai ir avialiai c)sukepintieji 2)liejamieji Deform. term. nestipr. dažniausiai gaunami sulydžius Al + Mn + Mg. Duraliuminiai: Al + Cu + Mg + Mn + kitos smulkios priemaišos Avialiai: Al + S + Mg Liejamieji skirstomi į 5 grupes: Al + Si (Si 7 – 13%) Al + Si + Cu Al + Cu Al + Mg kiti 1.12. Magnio lydiniai Magnis yra pilkai blizgantis metalas. [formulė] lydosi 651oC Pats lengviausias pramoniniu būdu gaunamas metalas. Plačiai paplitęs gamtoje. Prie 623oC jis užsidega. Pramoniniu būdu Mg išgaunamas iš MgCO3, MgCO3·CaCO3, KCl·MgCl2·6H2O, MgCl2·6H2O. Grynas Mg nenaudojamas. TB/ - santykinis stiprumas yra geriausias iš visų lydinių. Lydiniai skirstomi į 3 grupes: 1. Mg – Al – Zn 2. Mg – Zn – Zr 3. Mg – RZE – Zr Mg – Mn – atsparūs korozijai Mg – Li – labai lengvi lydiniai 2.2. Geležies metalurgijos komplekso struktūra Šiuolaikinė metalurgija – tai sudėtingas įvairių gamybos šakų kompleksas. rūdos ir akmens anglies šachtos ir karjerai rūdos sodrinimo kombinatai koksochemijos cechai (gaunamas suslėgtas oras, kuris leidžiamas į krosnis) energetikos cechai aukštakrosnių cechai (lydomas ketus ir Fe) Fe lydinių gamyklos Plieno lydymo cechas Valcavimo cechai (plienai perdirbami į rūšinius) Pagrindinė juodosios metalurgijos produkcija: 1.a) perlydomasis ketus (iš jo gaminamas plienas) b) liejamasis ketus (iš jo gaminami ketaus liejiniai) 2.Ferų lydiniai – jie Fe – Mn, Fe – Si, Fe – P, Fe – Ti 3.Plieno luitai valcuotams lydiniams gaminti 4.Plieno luitai stambioms – kaltoms mašinų detalėms gaminti. 2.3. Medžaigos juodiesiems metalams ir lydiniams gauti Geležies rūdos. Jas sudaro geležies cheminiai junginiai (Fe2O3, Fe3O4, 2Fe2O3, 3H2O) ir bergždioji uoliena (kvatcitai, molis, dolomitas, magnezitas). Geležies rūdose Fe yra (30 – 70)%, o sodrinimo būna 60 – 70 % Fe. Mangano rūdos Mn rūdose yra 25 – 50 % Mn. (Mn2O3, Mn3O4, MnO2) Fliusai Jie naudojami rūdos bergždžiajai uolienai, kuro pelenams sujungti į norimos sudėties cheminius jungimus, sudarančius šlakus. Šlakais galima pašalinti žalingas priemaišas. Pagal cheminę sudėtį: baziniai (K, Mn, Mg oksidai ir karbonatai) rūgštiniai Kuras Metalurgijai naudojamas kietas, skytas ir dujinis kuras. Svarbiausios kuro charakteristikos: degimo šiluma pelenų kiekis kenksmingų priemaišų kiekis stiprumas purėtumas Iš kieto kuro dažn. naudojamas akmens anglių koksas. Jis gaunamas 14 – 20h kaitinant anglis be oro 1000 – 1100oC. iš skysto kuro – mazutas, dujų – gamtinės dujos. Kaitrai atsparios medžiagos Jos naudojamos lydimo ir kaitinimo krosnių ertmėms įrengti, pilstymo kaušams. Jos turi pasižymėti mech. ir cheminiu patvarumu ir tūrio pastovumu. Pagal chemines savybes jos skirstomos į : 1.rūgštines (kvarcinis smėlis ir milteliai, dinastinės plytos) 2.pusiau rūgštines (šamotas) 3.bazines (degtas magnezitas, degtas dolomitas) 4.pusiau bazines 5.neutralias (chromitinės plytos, grafitas) Dinastinės plytos (93 – 97% SiO2) išlaiko iki 1730oC Degtas magnezitas 91% Šamotas Al2O2, SiO2, Fe2O3 1580 – 1790 oC chromitinės plytos (FeOCr2O3) iki 2000oC Aukštakrosnės konstrukcija Aukštakrosnė – tai šachtinė lydymo krosnis, kurioje redukuojamos geležies rūdos ir gaunamas ketus. Ji dirba priešpriešinių srovių principu. [principas] Aukšt. vyksta fizikiniai ir cheminiai procesai. Krosnyje vyksta šie procesai: dega kuras, pašalinama drėgmė, skyla karbonatai, redukuojama geležis ir kiti elm., įanglėja Fe, lydosi metalas, susidaro bei lydosi šlakas. Kuro degimas Nusileidęs iki pūstuvo lygio koksas sudega suslėgto (1 –1.5 atm.) ir karšto (800 – 1000oC) oro srovėje. C + O2 = CO2 + Q CO2 aukšt. temp. Reaguoja su C. CO2 + C = 2CO – Q Aukščiau nuo pūstuvo vyksta kokso dalinio degimo reakcija: 2C + Q = 2CO + Q H2O + C = CO – H2 – Q Zona, kurioje temp. 700 – 450oC dalis anglies oksidų nuskyla: 2CO = CO2 + C  Viršutinėje dalyje prie 100 – 200 oC išgaruoja drėgmė 300 – 350oC pasišalina hidratinis H2O. Prie 900oC pradeda skilti klintys: CaCO3 = CaO + CO2 – Q Įkaitus iki 570oC prasideda pagrindinis procesas – geležies oksidų redukavimas. 570 – 950oC vyksta netiesioginis Fe rūdos redukavimas anglies monoksidu. 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 + Q Mangano, silicio, fosforo oksido redukavimas Mn redukuojama anglimi 1100oC ir absorbuoja daug šilumos. Ši redukuojamas iš SiO2 SiO2 + 2C = Si + 2Co – Q Fosforas redukuojamas iš įkrovoje esančios kalcio fosfato druskos: 2(CaO)3P2O5 + 3SiO2 + 10C = 3(CaO2)SO2 + 4P + 10CO – Q Sieros pašalinimas iš ketaus S yra kenksminga ketaus priemaiša į aukštakrosne patenkanti su fliusu, rūda, kuru. Dalis pasišalina su dujomis. Dalis S ir FeS ištirpsta ketuje. FeS + CaO + C = CaS + Fe + Co – Q Šlako susidarymas Šlakas reikalingas metalo išvalymui nuo nepageidaujamų priemaišų. Skystiems šlakams sudaryti naudojami fliusai. Į aukštakrosnę dažniausiai dedamos klintys. CaO reaguoja su SiO2, Al2O3, P2O5 ir kitais bergždžioje uolienoje esančiais rūgštiniais oksidais ir sudaro šlaką. Šlaką sudaro rūgštiniai ir baziniai oksidai. Šlako rūgštingumo laipsniu vad. rūgšt. Oksidų sumos ir baz. Oks. Sumos santykis. [santykis] 2.6.1. Plieno gamybos proceso esmė!!! Plienas lydomas iš perdirbamojo ketaus ir plieno laužo. Ketaus perdirbimo į plieną metalurgijos proceso esmę sudaro: anglies ir priemaišų kiekio sumažinimas. Pirmiausiai vykdomas oksiidinimo procesas, sioksidintos priemaišos pašalinamos iš pl. su šlaku arba dujų pavidalu. Oksidinama C jungiasi su O2 sudarydama CO, kuris pasišalina. Si, Mn, P, S sudaro oksidus arba kitus netirpius arba mažai tirpius junginius, kurie lydant iš dalies pasišalina į šlaką. Mažėjant priemaišų kiekiui, pradeda oksiduotis Fe. Geležies oksidai tirpsta geležyje prisotindami metalą O2. plienas, kuriame yra O2, netinka apdirbimui spaudimo, kalimo, valcavimo būdu. Kad pliene sumažėtų O2, lydant – deoksiduojama, t.y. dedami elem. aktyviau reag. su O2 negu su Fe. Šie elementai reag. su plieno O2 sudaro netirpius oksidus, kurių dalis pasišalina į šlaką. Deoksidavimui naudojami Fe lydiniai FeSi, FeMn ir Al. Deoksidavimas – paskutinis plieno lydymo etapas. Šiuo metu plienas daugiausiai lydomas deguoniniuose konverteriuose. Marterio krosnyse ir elektrolankinėse krosnyse. 2.7. Aliuminio gamyba Al gaminamas iš rūdų, turinčių Al2O3. prie tokių rūdų priskiriami boksitai, nefelinaim alunitai, kaolinai. Boksituose yra: 30 – 57 % Al2O3 17 – 35 % Fe2O3 3 – 13% SiO2 Al gamybos procesas susideda iš Al oksido gavimo i6 rūdos, Al gavimo iš Al2O3 ir rafinavimo Al2O3  Al  raf. 2.7.1. Aliuminio oksido gavimas Al2O3 lydimosi temp. 2050oC . priklausomai nuo žaliavoje esančio priemaišų kiekio ir rūšies. Al2O3 iš rūdos gaunamas keliais būdais: šarminiu, rūgštiniu, elektrotechniniu ir sudėtiniu. Norint gauti Al2O3 iš rūdų, kuriose yra

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!