Цеглянута залізниця становить понад 5% земної кори. Для виштовхування заліза використовують переважно такі руди, як гематит і магнетит. Ці руди містять від 20 до 70 відсотків заліза. Найбільші примеси заліза в рудах — це пісок і глінозем (оксид алюмінію).
Ядро Землі
Непрямі дані показують, що ядро Землі — це переважно сплав заліза. Його радіус становить 3470 км, а радіус Землі становить 6370 км. Очевидно, ядро Землі перебуває в твердому стані і має радіус близько 1200 км. Воно оточене рідким зовнішнім ядром. У цьому частині ядра відбувається магнітне поле Землі. Тиск всередині ядра знаходиться в межах від 1,3 до 3,5 мільйона атмосфери, а температура - в межах
Хоча ядро Землі складається переважно з заліза, його точний склад не відомий. Дехто вважає, що від 8 до 10 відсотків маси земного ядра припадає на нікель, сірка (у вигляді сульфіда заліза), кисень (як оксид заліза) та кремній (смачний оксиду заліза).
У світі принаймні 12 країн мають розщеплені залізні руди, які понад мільярд тонн. До таких країн належать Австралія, Канада, США, ПАР, Індія, Радянський Союз та Франція. Світовий рівень виплавки зараз сягає 700 мільйонів. т. Головними виробниками стали Радянський Союз, Японія, в кожній з цих країн виплачують понад 100 мільйонів. т. стали в рік. У Великобританії показник виплавки становить 20 мільйонів. Т в рік.
Виробництво заліза
Виготовлення заліза з залізної руди відбувається в два етапи. Воно починається з підготовки руди-модельації і нагрівання. Зерна розтирають на шматки діаметром не більше 10 сантиметрів. Потім русла прокачують для виривання води та кажанів.
На другому етапі залізну руду відновлюють до заліза за допомогою окису вуглецю в доміній печі (ріс. 14.12). Відновлення відбувається при температурі 700 градусів:
Щоб збільшити виведення заліза, цей процес відбувається в умовах надмірного виробництва вуглецю
У печі з кокса й повітря утворюється монооксид вуглецю. Першими температура повітря нагріває приблизно 600 °С і нагне в піч через особливу трубу - фурму. Кокс згорає в гарячому сжаті повітря, утворюючи вуглекислий газ. Ця реакція екзотермінуста і викликає підвищення температури понад 1700 °С:
Діоксид вуглецю піднімається вгору у печі і реагує з новими порціями кокса, утворюючи моноксид вуглецю. Ця реакція ендотермінічна:
Рис. 14.12. Доменна пічка, 1 - залізна руда, вапняк, кокс, 2 завантажувний конус, 3 - кілошниковий газ, 4- та закладка печі, 5 - зона відновлення окису заліза, 6 - зона утворення шлака, 7 - зона горіння кота, 8 - вдуття нагрітого повітря через фурми, 9 - розплавлене залізо, 10 - розплавлений шланг.
Шлуночки, що утворюються при відновленні руди, забруднені приместями піску та глінозему (див. - Ні. Щоб їх видалити, до печі додають вапняк. Під час температури, що існує в печі, вапняк розкладається з утворенням оксиду кальцію та вуглекислого газу:
Оксид кальцію сполучається з примеслами, утворюючи шлак. Шлак містить силику кальцію і алюмінат кальцію:
Залізницю плаває при 1540 градусів (див. табл. (2). Розпалене залізо разом з розтопленим шлангом стікають до нижніх частин печі. Шлак, який розплавлений, плаває на поверхні розплавленого заліза. На кожному шарі кожної печі випускають періодичні печі.
Доменна піч працює кругло, в безперервному режимі. Для добування їжі використовують залізну руду, кокс і вапняк. Їх постійно занурюють у піч через верхню частину. Залізницю випускають з печі чотири рази на добу, через рівні проміжки часу. Воно виливається з печі розжареним потоком при температурі 1500 °С. Доменні печі бувають різною величиною і продуктивності (1000-3000 т на добу). У США є деякі печі нової конструкції з
Чотири отвори та безперервний випуск розплавленого заліза. Такі печі мають продуктивність до 10 000 т на добу.
Шлункові пласти, виплавлені в печі, розливають у піщані поклади. Таке залізо називається чугун. Вміст заліза в чугуні становить близько 95%. Чугун — це тверда, але крихка речовина, яка нагрівається приблизно 1200 ° C.
Літе залізо отримують, сплавлюючи суміш чугуна, металобрухту і стаючи з коксом. Розплавлений залізо розливають у форми і охолоджують.
Сваркове залізо — це найчистіша форма технічного заліза. Його отримують, нагріваючи неочищене залізо з гематитом і вапняком у плавильній печі. Це підвищує чистоту заліза приблизно до 99,5%. Його температура плавлення підвищується до 1400 °С. Сваркове залізо має велику міцність, ковкість і ковдрість. Однак для багатьох його замінюють низьковуглецевою стальою (див. нижче).
Виробництво сталі
Стали поділяються на два типи. У кутеродистих сталі міститься до 1,5% вуглецю. У дерев’яних ставках міститься не лише невелика кількість вуглецю, але й домішки інших металів. Нижче наведено кілька прикладів стайей, їх властивостей і застосування.
Кислородно-конвертерний процес. В останні десятиліття виробництво стало революціонізованим в результаті створення киснево-конвертного процесу (також відомого як процес Лінца-Донавіца). Цей процес почав застосовуватися в 1953 році. на сталевоплавільних заводах у двох австрійцівських металургічних центрах - Лінце та Донавіці.
У кисневому процесі використовується кисневий конвертер з основним футером (кладкою) (ріс. 14.13). Конвертування завантажується у нахил
Рис. 14.13. Конвертер для виплавки сталі, 1-кислрод і 2 - трубка з водяним охолодженням для кисневого дуття, 3 - шлак. 4-ось, 5-розплавлена сталь, 6 - сталевий корпус.
Потім розплавлене чавунове з плавильної печі та металобрухтного, а потім повертає назад у вертикальне положення. Потім в конвертер зверху вводять мідну трубку з водяним охолодженням і через неї накладають на поверхню розплавленого заліза срібляру кисню з порошком, який нагадує виведення. Ця « кісточка», яка триває 20 мін, призводить до інтенсивного окислення заліза, і вміст конвертера зберігає рідкий стан завдяки вивільненню енергії під час окислення. З’єднуються оксиди, і вони перетворюються на шлак. Потім мідну трубку випускають і конвертер нахиляють, щоб злити з неї шлак. Після повторного продукування розтоплювальну сталь виливають з конвертера (у похилому положенні) у килим.
Кислородно-конвертний процес використовується переважно для отримання вуглецьстих сталі. Він характеризується великою продуктивністю. За 40-45 мін в одному конвертері можна отримати 300-350 т сталі.
Тепер у Великобританії вже є сталь і більшість сталі, які можна отримати за допомогою цього процесу.
Електросталеплавний процес. Електричні печі використовують переважно для перетворення сталевого та чугуваного металобрухту на високоякісні леговані сталі, наприклад, нержавіючу сталь. Електропіч — це круглий басейн, який викладено вогнетривким цеглою. Після відкритої плити піч занурюють у піч, аж поки вони не стануть на контакт з металобрухтами. Після цього включають струм. Між електродами виникає дуга, в якій розвивається температура понад 3000 "С. За такої температури метал плавиться і утворюється нова сталь. Кожне завантаження печі дає змогу отримати 25-50-50-ті сталі.
У природі залізо трапляється лише у вигляді руди, тобто мінералів. Ще в давнину люди навчилися видобути метал з руди, плаваючи його в спеціальних доменних пічках при дуже високій температурі. Рідкий метал розливають по формах і охолоджують. Так отримують чугунні заготовки для рейок, огорож, ванн, батарей опалення і навіть сковород. Але чавун непроникний, він може тріснути від сильного удару.
Сталева
150 років тому в березні почали виробляти чіґун, де він знову розплавлює, збагачують спеціальні добавки і отримують сталево - метал міцніший, ніж чагун, і водночас пружний. З нього виготовляють різноманітні речі.
Поржавець
Якщо залізниця постійно стикається з водою або вологим повітрям, то її роз’їдає іржа. Науковці придумали, як виплавити нержавіючу сталь, щоб вона не псувалася від часу і завжди блистила. Наприклад, нержавейки роблять каструлі та столові прилади.
Цікавий факт:Щоб предмети з заліза не іржавіли, їх покривають делікатесом або особливою фарбою - суриком, а щоб чугунна ванна не іржава, її покривають емаль, а вироби з сталі (наприклад, кузів машини) іншими металами - цинком.
Золото теж метал, як залізо. Але на відміну від заліза, воно не змішується з мінералами, а залягає в горах або в струмках річок маленькими шматочками. Ці шматочки чистого золота називають самородками.
Від шпильки до літака
Неможливо перелічити кількість різних речей, які роблять з заліза: від найменших до найбільших. З чугуна і стали виготовляти автомобілі, автобуси, опори для семафорів, дорожні указатори, двері, трамвайні рейки, поїзди, кораблі та двигуни літаків. З залізабетона виготовляють мости і хмарочоси.