Grigore Marius Elev_7

ELABORAREA OTELULUI Tehnica reprezinta aplicarea practica a cunostiintelor stiintifice fundamentale in scopul creeri de bunuri materiale sau sadisfacerii anumitor necesitati ale omului. Ea cuprinde ansamblul metodelor si mijloacelor de transformare a materiei. Dintre acestea, metodele de transformare a materiei constituie obiectul “tehnologiei”. Tehnologia reprezinta, deci, una dintre laturile fundamentale ale tehnicii, definind modul cum e posibila o transformare dorita. Productia materiala se realizeaza prin forme de organizare de desfasurare a activitatii omenesti denumite “procese de productie”. Ele sunt procese tehno-economice complexe, desfasurate in inteprinderi specializate. Atat produsele cat si procesele de productie sunt concepute, proiectate respective organizate si conduse, din punct e vedere tehno-economic, in principal de inngineri. Otelurile sunt aliaje ale fierului cu carbonul, cu concentratia in carbon mai mica de 2.11 % si continuturi variabile, dar limitate de elemente insotitoare (Mn, Si, P, S, ), precum si de N, O, H. Otelurile aliate contin in plus fata de otelurile carbon obisnuite, unul sau mai multe elemente de aliere( Cr, Ni, W, Mo, V, etc.) care le confera proprietati superioare sau specifice. Otelurile sunt materialele metalice cel mai mult utilizate in industrie. Elaborarea otelului este un process fizico-chimic complex care utilizeaza ca materie prima, fie fonta bruta, fie minereul de fier. In present, practice toata cantitatea de otel necesara se elaboreaza prin reducere indirecta, pornind de la o incarcatura metalica din care se elimina o parte din carbon si din elementele insotitoare, prin procese de afinare a baii metalice. La elaborarea otelului prin reducere indirecta, incarcatura metalica poate fi formata din fonta, fier veci si fonta sau numai fier vechi. Fonta, initial poate fi in stare lichida sau in stare solida. Procesele de elaborare a otelului prin reducere indirecta sunt urmatoarele: Afinarea fontei prin insuflare de aer Afinarea fontei si a fierului vechi in cuptoare cu vatra Afinarea fierului vechi in cuptoare electrice Elaborarea (topirea) otelului prin procedee complexe (prin combinarea diferitelor faze de elaborare a unor procedee de mai sus) Procedeele de elaborare a otelului au loc intr-un system eterogen, format din faze lichide, gazoase si solide. In baia metalica se mai gasesc si particule nemetalice in suspensie, care provin din incarcatura, din materialele refractare, din procesele chimice si fizico-chimice care au loc in timplul elaborarii si solidificarii. O elaborare corespunzatoare a otelului presupune, deci, o conducere a proceselor in asa fel incat se se realizeze obtinerea otelului de compozitie si structura precisa, eliminarea cat mai avansata a gazelor vatamatoare (P, S) si crearea conditiilor ca in otelul finit sa ramana cat mai putine particule nemetalice (incluziuni). Afinarea incarcaturii metalice are loc in stare topita si consta in eliminarea unei parti din carbon si din elementele insotitoare prin procese de oxidare a acestora (afinarea oxidanta) si indepartarea produselor oxidarii in baia metalica. Procesele principale ale afinarii de oxidare, deci in prima parte a elaborarii otelului, oxigenul dizolvat in baia metalica este necesar. Deoarece dupa procesele de afinare si dezoxidare nu se obtine totdeanua compozitia dorita, elaborarea otelului trebuie completata cu corectarea compozitiei, iar in cazul otelurilor aliate, corectarea si alierea, care se face prin adaugare, dupa indepartarea zgurei si dezoxidare, a elementelor dorite sub forma de fonte brute si aliate, feroajiaje sau chiar metale pure. Otelul elaborate in orice agregat siderurgic se evacueaza in oala de turnare a carei capacitate este de obicei, egala cu capacitatea cuptorului. Lingotierele sunt formele metalice in care se toarna otelul, in scopul obtinerii lingourilor. Prin exploatarea zacamintelor sau resursele naturale se obtin minereuri metalifere si nemetalifere care constituie materiile prime de baza. Din minereurile metalifere, prin procese tehnologice se extrag metalele sau direct unele aliaje brute. Majoritatea tipurilor de aliaje nu se pot obtine insa direct prin procesele de extragere bruta si ajinare. Drept consecinta, elaborarea lor se face prin retopirea si amestecarea in proportii adecvate direct a metalelor industriale sau ethnic pure, process care de asemenea face parte din elaborarea secundara.

Grigore Marius Elev_7

Aluminiu Răspândire în natură: Al este cel mai răspândit metal în natură; el alcătuieşte 7, 4% din scoarţa pământului. Al nu există în stare nativă. Dintre mineralele mai importante sunt: micele, feldspaţii respectiv şi produsele de alterare ale acestora: caolinul şi argila, corindonul şi varietăţile lui, bauxita apoi criobitul. Preparare: Fabricarea Al comportă două etape: a) fabricarea oxidului de Al b) obţinerea Al din alumină Al, mai ales acela destinat construcţiilor de avioane nu trebuie să conţină nici fier nici siliciu. De aceea când bauxitele conţin cantităţi mai mari de fier şi de siliciu, ele trebuie supuse unor tratamente prealabile de purificare. Procedeul Bayer este unul dintre cele mai răspândite procedee pentru fabricarea aluminei din bauxite sărace în fier şi siliciu. În acest procedeu, bauxita, în prealabil calcinată şi măcinată, este tratată cu hidroxid de sodiu, în autoclave, la 4 - 6 at şi 160 - 180 C. Oxidul de Al din bauxită trece în soluţie sub formă de aluminat de sodiu Na[Al(OH)4]. Amestecul se filtrează, separându-se soluţia de aluminat de sodiu de hidroxizii de fier şi de combinaţiile siliciului cu aluminatul de sodiu. În soluţia cu aluminat de sodiu se introduce fie un curent de bioxid di carbon, când precipită hidroxidul de Al. 2Na[Al(OH)4] + CO2 = 2Al(OH)3 + Na2CO3 + H2O fie cantităţi mici de Al(OH)3 care amorsează desc aluminatului având rol de germen de cristalizare pentru separarea hidroxidului de Al: Na[Al(OH)4] = Al(OH)3 + NaOH Hidroxidul de Aluminiu obţinut se calcinează în cuptoare rotative la 12000C când trece în oxid de Al: 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O Noroaiele roşii rămase de la separarea hidroxidului de Al conţin în afară de oxizi de fier şi siliciu, oxid de titan şi oxid de vanadiu, a căror extragere este o problemă luată în cercetare. Un conţinut mai mare de siliciu în bauxită este dăunător, deoarece siliciul trece în Al2O3, de unde poate pătrunde în Al metalic. Oxidul de aluminiu nu poate fi redus cu cărbune deoarece s-ar forma carbura de aluminiu, Al4C3. Cum însă alumina are un punct de topire foarte ridicat(20500C) în topitură se adaugă drept fondant criolit, care scade temperatura de topire la 9800C. Se lucrează la intensităţi de curent de peste 50000A. Celula electrolitică este formată dintr-o cuvă de oţel căptuşită cu blocuri de grafit suspendaţi în topitură. Prin trecerea curentului electric, Al se adună în jurul catodului la fundul celulei, de unde este scos periodic, iar O este pus în libertate la anod, unde se uneşte cu carbonul electrodului formând oxizi de carbon. Anodul fiind consumat, trebuie înlocuit din timp în timp. Al obţinut este impur şi trebuie rafinat. Pentru obţinerea aluminiu foarte pur, cu 99, 90 - 99, 99% Al se foloseşte rafinarea electrolitică. Proprietăţi fizice: Aluminiu este un metal alb - argintiu, care cristalizează în sistemul cubic cu feţe centrate. Este un metal uşor mai puţin dur decât cuprul. Aluminiu este un foarte bun conducător de căldură şi electricitate. Conductibilitatea electrică şi cea termică sunt aproximativ pe jumătate cât la cupru. Aluminiu este foarte plastic; poate fi laminat, bătut în foi foarte subţiri sau transformat în sârmă fină. Proprietăţi chimice: Aluminiul este un element activ din punct de vedere chimic. Deşi are caracter puternic electropozitiv la temperatură obişnuită aluminiul pur devine stabil în aer, deoarece este apărat de pelicula subţire de oxid de aluminiu format la suprafaţa lui. Tot aşa de stabil este faţăde apă. Formarea peliculei de oxid de aluminiu care protejează metalele de acţiunea aerului şi umezelii poate fi împiedicată prin analgamarea suprafeţei aluminiului. De aceea, o bucată de tablă de aluminiu analgamată prin frecarea suprafeţei cu o soluţie concentrată de clorură mercurică sau pulbere de oxid de mercur sau direct cu mercur, expusă la aer, se acoperă cu eflorescente albe datorită formării hidroxidului de aluminiu. Încălzit până la 7000C, aluminiu în pulbere arde arde în aer cu lumină strălucitoare, formând oxid de aluminiu. 4Al + 3O2 = 2Al2O3 Cantitatea de căldură degajată în această reacţie este apreciabilă. Din cauza afinităţii mari a Aluminiului pentru O, el îl scoate din oxizii metalici mai puţin activi. De exemplu, dacă un amestec format din pulbere de aluminiu şi oxid de fier este aprins este aprins datorită reacţiei care are loc: 2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe este extrem de energică iar căldura degajată ridică temperatura produselor până la peste 20000C. La această temperatură fierul se topeşte iar oxidul de aluminiu se ridică la suprafaţă. Reacţia stă la baza procedeului aluminotermaplicat la extragerea unor metale din oxizii lor cum şi pentru obţinerea temperaturii înalte necesare sudurii fierului.