Bài 20.1: So sánh hàm lượng các nguyên tố trong gang và thép. Nêu ứng dụng của gang, thép.
So sánh hàm lượng các nguyên tố trong gang và thép.
|
HỢP KIM |
THÀNH PHẨN KHÁC |
|
|
|
CACBON |
CÁC NGUYÊN TỐ |
|
Gang |
2 -> 5% |
1 -> 3,1% là các nguyên tố P, Si; S và Mn, còn lại là Fe. |
|
Thép |
Dưới 2% |
Dưới 0,8% là S, P và Mn và dưới 0,5% là Si, còn lại là Fe, |
|
Thép đạc biệt |
Dưới 2% |
Ngoài nguyên tố có sẵn như thép thường, còn có thêm các nguyên tố được đưa vào là Cr, Ni, Mo, V, W, Mn … |
Ứng dụng :
– Gang xám chứa c ở dạng than chì, dùng để đúc các bệ máy, vô lăng.
– Gang trắng chứa ít cacbon hơn và cacbon chủ yếu ở dạng xementit (Fe3C)? được dùng để luyện thép.
– Thép :
+ Thép mềm : làm thép sợi, đinh, bu lông, thép lá.
+ Thép cứng : làiĩ) các công cụ, một số kết cấu và chi tiết máy.
+ Thép hợp kim (thép đặc biệt): thép crom-niken dùng làm đồ. dùng trong gia đình ; thép crom-vanađi dùng làm đường ống, các chi tiết động cơ máy bay và máy nén ; thép vonfam được dùng làm những dụng cụ cắt, gọt; thép mangan dùng làm máy nghiền đá, bộ ghi của đường sắt, bánh xe và đường ray tàu hơả ; thép silic chế tạo lò xo, nhíp ô tô…
So sánh hàm lượng các nguyên tố trong gang và thép.
Bài 20.2: Nêu nguyên tắc chung để luyện quặng thành gang. Viết các phương trình hoá học trong quá trình luyện quặng thành gang và luyện gang thành thép.
Nguyên tắc chung để sản xuất gang : Khử sắt trong oxit bằng co ở nhiệt độ cao. Trong lò cao, sắt có hoá trị cao bị khử dần đến sắt có hoá trị thấp theo sơ đồ :
Advertisements (Quảng cáo)
Fe203 ——- > Fe304 ——-> FeO ——- > Fe
Người ta nạp nguyên liệu vào lò cao thành từng lớp than cốc và lớp quặng (và chất chảy) xen kẽ nhau. Không khí nóng được đưa vào từ phía trên nồi lò đi lên.
Những phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện quặng thành gang.
– Phản ứng tạo chất khử co : Không khí nóng được nén vào lò cao, đốt cháy hoàn toàn than cốc : C + O2 —>CO2
Khí C02 đi lên trên, gặp than cốc, bị khử thành co :
C02 + C —-> 2CO
– CO khử sắt trong oxit sắt
3Fe203 + CO ——– > 2Fe304 + C02
Fe3O4 + CO ———> 3FeO + CO2
Advertisements (Quảng cáo)
FeO + CO ———> Fe + C02
Sắt nóng chảy hoà tan một phần C, Si, P và S tạo thành gang.
Những phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện gang thành thépẽ Không khí giàu oxi hoặc oxi sẽ oxi hoá lần lượt các tạp chất trong gang nóng chảy,
Trước hết, silic và mangan bị oxi hoá :
Si + 02 —> Si02 ; 2Mn + 02 —> 2MnO.
Tiếp đến cacbon, lun huỳnh bị oxi hoá :
2C + 02—> 2CO ; S + 02 —> SO2.
Sau đó photpho bị oxi hoá : 4P + 502—> 2P2O5
Sau khi các tạp chất trong gang bị oxi hoá hết, sẽ có một phần sắt bị oxi hoá :
2Fe + 02 —> 2FeO
Trước khi kết thúc quá trình luyện gang thành thép, cần thêm vào lò một lượng gang giàu mangan nhằm 2 mục đích sau :
– Mn khử sắt(II) trong FeO thành sắt : Mn + FeO —> Fe + MnO.
– Gia tăng một lượng nhất định cacbon trong sắt nóng chảy để được loại thép có hàm lượng cacbon như ý muốn.
Bài 20.3: Quặng oxit sắt từ (Fe304) chứa 64,15% sắt. Hãy tính lượng gang sản xuất được từ 1 tấn quặng nói trên. Biết rằng, trong lò cao có 2% sắt bị mất theo xỉ và lượng sắt có trong gang là 95%.
Khối lượng Fe có trong quặng: \({{1 \times 64,15} \over {100}} = 0,6415\) ( tấn )
Khối lượng Fe có trong gang: \({{0,6415 \times (100 – 2)} \over {100}} = 0,62867\) (tấn)
Khối lượng gang sản xuất được: \({{0,62867 \times 100} \over {95}} \approx 0,662\) (tấn )
