Tiet 54 hop kim cua sat

Tiết 54

HỢP KIM CỦA SẮT


HỢP KIM CỦA SẮT

I.Gang :

1. Khái niệm:
Gang là hợp kim của Fe và C trong đó có từ 2-5% khối lượng C, ngồi ra cịn một lượng nhỏ Si,Mn,S,…


I.Gang :

HỢP KIM CỦA SẮT

1. Khái niệm:
2.Phân loại tính chất ứng dụng:
Gang trắng
Tính
chất

Gang xám

- Chứa ít cacbon(chủ

- Chứa nhiều Si và

yếu ở dạng xementit
Fe3C) và rất ít Si

cacbon (chủ yếu ở
dạng than chì)

- Rất cứng và giịn

-Kém cứng và kém giòn

Ứng -Luyện thép
dụng

-Đúc bệ máy, ống nước,…


I.Gang :

HỢP KIM CỦA SẮT

1. Khái niệm:
2.Phân loại tính chất ứng dụng:
3. Sản xuất gang :
a.Nguyên tắc: Khử quặng sắt oxit bằng than cốc
trong lò cao(phương pháp nhiệt luyện)
+3

+8/3

+2

Fe2O3 0 → Fe3O4 → FeO →

Fe

b.Nguyên liệu :

-Quặng sắt oxit (thường là quặng hematit đỏ ) Chứa ít nhất
30% Fe, khơng chứa S
-Than cốc (cung cấp nhiệt cháy, tạo ra CO, tạo thành gang)


I.Gang :

HỢP KIM CỦA SẮT

1. Khái niệm:
2.Phân loại tính chất ứng dụng:
3. Sản xuất gang :
a.Nguyên tắc
b.Nguyên liệu :
-Chất chảy CaCO3 ( phân hủy thành CaO hóa hợp với SiO2
tạo ra xỉ dễ tách khỏi gang)hoặc SiO2. Tùy thuộc nguyên
liệu:
+ Quặng lẫn oxit axit (SiO2) : dùng CaCO3
+ Quặng lẫn oxit bazơ (CaO, MnO) : dùng SiO2


I.Gang :

HỢP KIM CỦA SẮT

1. Khái niệm:

2.Phân loại tính chất ứng dụng:
a.Nguyên tắc
b.Nguyên liệu :

c.

Các phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện
quặng thành gang :


Lị cao

Ngun liệu
Khí lị cao: CO2, CO, H2, …

200oC

(3) 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2

400oC
500oC6000C

(4) Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2

700oC-8000C

(5) FeO + CO → Fe + CO2

1000oC

(3a) CaCO3 → CaO + CO2

1300oC

15000C
1800 C
Thổi khơng khí đã
làm giàu oxi và
o

CO CO CO

(5a) CaO + SiO2 → CaSiO3
(2) CO2 + C → 2CO
(1) C +O2 → CO2

sấy nóng tại ~900oC

Gang lỏng:
Fe + >2%C

Xỉ CaSiO3

H>0
H<0


+ Phản ứng tạo chất khử CO: Thổi khơng khí nóng (khoảng 600 –
8000C) được nén vào lị cao ở phía trên nồi lị :

C + O2

toC

CO2 + Q

Nhiệt lượng của phản ứng tỏa ra làm nhiệt độ của lò cao lên tới trên
toC
18000C CO + C
2CO –
Q
2

Phản ứng này thu nhiệt nên nhiệt độ phần trên của bụng lò khoảng
13000C
+ Phản ứng khử sắt oxit : thực hiện ở thân lị, có nhiệt độ 400-8000C
- Phần trên của thân lò, t0 khoảng 4000C:

3Fe2O3 + CO

toC

2Fe3O4 +

- Phần giữa của thân lò, t0 khoảng 500- 6000C:
toC

Fe3O4 + CO

CO2

3FeO + CO2

- Phần dưới của thân lò, t0 khoảng 700- 8000C:

FeO + CO

toC

Fe

+ CO2


+ Phản ứng tạo xỉ :Ở bụng lò, t0 khoảng 10000C:

* Chất chảy là
o
t
CaCO3 CaCO
:
3

CaO +
to

CO2 + SiO
CaO
2
to

CaSiO3
2O52 :
* Chất6CaO
chảy+là2PSiO
o
t
3(PO4)2
SiO 2Ca
+ MnO
2

MnSiO
CaSiO
3 4)2, MnSiO3 là xỉ, dễ nóng chảy, nhẹ hơn sắt
3, Ca3(PO
nổi lên trên tách ra bảo vệ gang khơng bị oxi hóa bởi khơng
khí. Sau một thời gian người ta tháo gang và xỉ ra khỏi lò.


d, Sự tạo thành gang :
Sắt nóng chảy có hồ tan một phần cacbon và một lượng
nhỏ các nguyên tố : Si,Mn… tạo thành gang
to

3Fe + C →
xementit (gang)
Fe3Ccó nhiệt độ nóng chảy nhỏ
hơn nhiệt độ nóng chảy của Fe
Ngoài ra các tạp chất SiO2, MnO, P2O5 cũng
bị khử tạo thành Mn, Si, P tan trong gang

nóng chảy (tạp chất có ích) ; S là tạp
chất có hại (nhiều S thì gang giòn nên
chọn nguyên liệu có ít
to hoặc không coù S)

MnO + C →o Mn + CO
t
SiO2 + 2Co → Si +
t
2CO
P O + 5C → 2P +


I.Gang :

HỢP KIM CỦA SẮT

1. Khái niệm:
a.Nguyên tắc
b.Nguyên liệu :

c.

Các phản ứng hố học xảy ra trong q trình luyện
quặng thành gang :
d, Sự tạo thành gang :
Công ty Gang thép Thái Nguyên
Công suất: >200.000 tấn gang lỏng/năm (570 tấn/ ngày, đêm)
Sản phẩm: Gang đúc và gang luyện thép
Thiết bị chính:  3 lị cao: 120m3 và 100 m3, 500 m3       

I.Gang :
II.Thép :

HỢP KIM CỦA SẮT

1. Khái niệm:
Thép là hợp kim của Fe chứa từ 0,01-2 % khối lượng C,
cùng với một số nguyên tố khác (Si,Mn,Cr,Ni,…)


Thép thường


Thép đặc biệt


I.Gang :

II.Thép :

1. Khái niệm:
2.Phân loại :

HỢP KIM CỦA SẮT
Thép có những loại
nào , nêu ứng dụng
của mỗi loại ?

Thép thường
( thép cacbon)

Thép đặc biệt

Thành phần -Ít C, Si, Mn, rất ít S - Chứa thêm các
Tính chất
nguyên tố Si , Mn , Cr ,
- C ≤ 0,1% thép mềm Ni , W ..
- C > 0,9 % thép cứng
- Có tính cơ học , lí
học rất q
Ứng dụng

Xây dựng, chế tạo vật Chế tạo vật dụng kĩ
dụng trong đời sống thuật cao


I.Gang :

HỢP KIM CỦA SẮT

II.Thép :

1. Khái niệm:
2.Phân loại :
3.Sản xuất thép :
a.Nguyên tắc : Giảm hàm lượng các tạp chất C, S, Si, Mn…
b.Nguyên liệu :

-Gang trắng hoặc gang xám, Sắt thép phế liệu
-Chất chảy là CaO
-Nhiên liệu :dầu mazut hoặc khí đốt, O2


I.Gang :

HỢP KIM CỦA SẮT

II.Thép :

3.Sản xuất thép :
a.Nguyên tắc
b.Nguyên liệu :
c, Các phương pháp luyện thép
Phương pháp
Phương pháp
Mactanh
Betxome

Ưu
điểm

Thời gian luyện
thép ngắn

Nhược
điểm

- Khơng luyện

được thép có
thành phần theo
ý muốn.

Phương pháp lị
điện

- Luyện được
Luyện được thép những loại thép
có thành phần
đặc biệt
theo ý muốn
- Chất lượng thép
cao
Thời gian dài

Dung tích nhỏ


Hình ảnh sản xuất thép

Lị điện siêu cơng suất 30 tấn/mẻ


Hình ảnh sản xuất thép

Sản xuất thép cuộn

Thép ra lị

Sản xuất gang - thép tại làng nghề Đa Hội

Đa Hội chiếm đến hơn 900 cơ sở
đúc phôi thép, cán thép, mạ, làm
đinh, đan lưới thép... sản lượng các
loại sắt thép đạt gần 1.000 tấn/ngày
Năm 2002 sản lượng thép các loại đạt
khoảng 85.000 tấn, đến năm 2008 sản
lượng thép đã đạt tới 220.000 tấn


nh hởng của quá trình luyện gang thép đến m
trờng
- Khí thải trong quá trình luyện gang, thép:CO, SO 2,H2S ..,
bụi làm ụ nhim mụi trng
- Chất thải rắn làm suy thoái môi trờng, đất, nớc.
- Chất thải lỏng làm tăng nồng độ kim loại nặng ảnh hởng
đến sinh thái.


Hợp kim của sắt
Gang
Định nghĩa

Tính chất

Thép

Gang là hợp kim của sắt Thép là hợp kim của sắt với

với Cacbon, Si, Mn, Cacbon, Si, Mn, S,...(trong đó
S, ... (trong đó hàm hàm lượng Cacbon < 2%)
lượng Cacbon từ 2-5%)
Giòn và cứng hơn sắt.

Cứng, ít bị ăn mịn hơn so với
sắt

Ngun tắc

Khử quặng sắt oxit bằng Giảm hàm lượng các tạp chất
than cốc trong lò cao
C, S, Si, Mn…trong gang bằng
cách oxi hoá

Ứng dụng

Gang trắng: Dùng để
Chi tiết máy, vật dụng, dụng cụ
luyện thép
lao động, vật liệu xây dựng,..
Gang xám: Dùng để đúc
bệ máy, ống dẫn
nước, ...


Bài tập 1
Em hãy ghép cột trái - phải sao cho phù hợp
A.Cacbon

1.Là nguyên tố kim loại

B.Thép
C.Sắt

2.Là nguyên tố phi kim
3.Là hợp kim Fe-C(0,01-2%), Si…

D.Gang

4.Là hợp kim Fe-C(2-5%), Si…
5.Là quặng hematit nâu
6.Là hợp chất Fe và C


Bài 2:
Một loại quặng chứa sắt trong tự nhiên đã được loại bỏ tạp
chất. Hoà tan quặng này trong HNO3 thấy có khí màu nâu bay
ra, dd thu được cho tác dụng với BaCl2 thấy có kết tủa trắng
(khơng tan trong axít mạnh) loại quặng đó là:
A. xiđerit (FeCO3 )

B. Hematit đỏ (Fe2O 3 )

C. Manhetit (Fe3O 4)

D. Pirit sắt (FeS2 )


Bài 3:

Để khử hoàn toàn 17,6g hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3
đến Fe cần vừa đủ 2,24 lít khí CO(đktc). Khối lượng của sắt
thu được là;
A. 15g
C. 17g
Bài 5,6 SGK trang 151

B. 16g
D. 18g