METALAK: burdinazko materialak

BATXILLERGO 1. MAILA

SAILKAPENA

BURDINAZKO MATERIALAK◦ Burdina (forjatua)

◦ Galdaketak (fundizioak)◦ Altzairuak

◦ Burdinazko konglomeratuak

BURDINAZKOAK EZ DIREN MATERIALAK◦ Aleazio astunak (>5 kg/dm3): kobrezkoak,

berunezkoak, zinkezkoak

◦ Aleazio arinak (=2-5 kg/dm3): aluminiozkoak, titaniozkoak

◦ Aleazio arin-arinak( < 2 kg/dm3): magnesiozkoak, beriliozkoak

Burdina eta altzairua

Burdina oso material interesgarria da arrazoi hauengatik:

Material sendoa da

Berotuz, erraza da bere itxura aldatzea

Makinak eraikitzeko material baliagarria da

Material magnetikoak sortzeko baliagarria da

Ugaria da; Lurreko %5-a burdina da eta mineral batzuetan bere aberastasuna %70 arte irits daiteke

Fintzeko nahiko erraza da.

Burdinaren minerala

Burdina lortzeko burdinaren minerala da abiapuntua; burdinaren minerala, burdinaren kontzentrazio handia duen minerala da.

Hona hemen burdinaren mineral batzuk:

hematita (%70 burdina; Fe2O3)

magnetita (%72 burdina; Fe3O4 )

limonita (%50-%66 burdina; Fe2O3+H20)

siderita (%48 burdina; FeCO3)

(Hemataite, photo taken by Transpassive,

August 2005)

(en:Bog iron (en:limonite) from forest nearpl:Żyrardów (en:Poland, en:Masovia). ‘Source:

Photo taken by Meteor2017 ‘Date:'16 June 2005 Tomasz Kuran aka )

Burdinaren minerala

Hona hemen burdinaren meategi bat:

Burdina lortzen

Ikusten denez, burdinaren mineral guztietan, burdina oxigenoarekin konbinatua agertzen da.

Mineral hauetatik burdina lortzeko, oxigenoa kendu egin behar da.

Burdina lortzeko bide nagusiena labe garaietan burutzen da.

Labe garaiak

Labe garaiak, burdina lortzeko

erabili izan diren eraikuntzak dira.Burdin mineralari oxigenoa

kendu, burdin metalikoa emateko

da helburua.

Ekuazio orokorrak, hauek dira:

FeCO2 + beroa = CO2 + Fe O

2Fe2O3+ 3C= 3CO2 + 4Fe

Prozesu eskematiko horretatik benetako prozesura, ordea, alde handia dago.

Mineralak ez daude egoera puruan mea eta ganga bereizi.

Karbono pururik ere ez dago.

KOBE FASTMET PLANT, JAPAN

Burdinaren minerala, koke ikatza eta kareharria labearen goiko aldetik gehitzen dira. Airea beheko aldetik gehitzen da.

Airearen oxigenoak koke ikatzarekin erreakzionatzen du, CO (karbono monoxido) emateko. Karbono monoxido horrek oxidoaren oxigenoa hartzen du, burdina emanez.

Burdin likidoa (arrabioa) behean jasotzen da. Bere gainean, baliorik ez duen zepa lortzen da.

Burdina solidotzean, burdinurtua (pig iron) lortzen da. Burdin hau, gogorra baino oso hauskorra da.

Hori dela eta, burdin hau ez da oso erabilgarria. Altzairua lortzeko, ezpurutasun gehienak oxigeno beroa pasatuz eliminatzen dira, oxigeno basikoaren labean (Basic OxygenFurnace). Prozesu honetan, ezpurutasunak oxido formara pasatzen dira eta gas eran eliminatzen dira. Lortzen den produktua karbono altzairua da, sendoa eta harikorragoa dena.

Hona hemen labe garaian egoten diren tenperatura gradienteak.

Labe garaitik burdin urtua ateratzen

Prozesua

Prozesua1. Ikatza berotu egiten da,

oxigenorik gabe, koke ikatzaemateko. Ikatz honek, %90eko

aberastasuna izan dezake.Koke erabiltzeko arrazoiak,

bero kantitate

handiarekin etake gutxi emanez konbustioa

egiten duela da.

2. Koke ikatza, burdinaren

minerala eta kareharria sartzendira labe garaian. Batzuetan, gai

hauek sinteriza daitezke.

3. Airea eta konbustioaren

beroak urtu egiten duteburdina.

4. Burdina urtua, behean

jasotzen da.

5. Ezpurutasunak (zepa) burdin urtuaren gainean geratzen dira.

Labe garaietik lortzen den burdina (arrabioa) %4-5 karbonoa dauka eta gogorra eta hauskorra denez, ez da oso material erabilgarria.

Material honekin bi bide jarrai daitezke:

Burdin forjatua lortu, burdin hori urtuz eta mailukatuz, karbono gehiena kendu arte.

Altzairua lortu

Altzairua lortu

Burdinetik altzairua lortzeko bi bide nagusi egon dira:

Bessemer bihurgailua

Oxigeno labea (BOF)

Bessemer bihurgailua

Bihurgailua hau ontzi kulunkari handi bat eta aireztatzeko hodia darama.

Urtutako materiala kargatu ondoren, aire-korrontea pasatzen da, soberan dagoen karbonoa erretzeko (honela, materialaren karbono-kopurua gutxituz). Erretzean sortzen den beroa, materiala urtuta mantentzen laguntzen du.

LD bihurgailua

Hau ere ontzi handi metaliko eta baskulagarria da, barrutik material

erregogorrezko estalduraz.

Finketa prozesuak ere hiru fase ditu:

1. Betetze fasea: bihurgailua okertzen da eta labe-garaitik datorren

arrabio galdatua aurreneko sartzen da; ondoren, altzairuzko txatarra eta

azkenik, zepa osatu eta arrastatuko duen material urgarria. Behin kargatu

eta gero posizio bertikalean jartzen da berriro.

2. Finketa: presio handian (12 atm)dagoen oxigenoa, urak hoztutako

lantza baten bidez, bihurgailuko goialdetik sartzen da masa urturaino.

Karbonoa oxidatzen da %1-etik beherako portzentaje urritu arte. Karbono

eta oxigenoaren arteko erreakzioa oso azkarra da eta, altzairua urtua

mantentzen duten tenperatura altuak sortzen ditu. Aldi berean, gehiegizko

fosforo, sufre eta silizioz gabetzen da.

Prozesuaren amaieran aleatzaileak, proportzio egokian, bihurgailuan

eransten dira nahi den altzairu mota lortzeko.

3. Huste fasea: bihurgailu okertzen da gainean dagoen zepa ateratzeko

eta azkenik, zeharo baskulatzen da galda irteteko.

LD bihurgailua, aleazio baxuko altzairu arruntak lortzeko gailurik

erabilgarriena da gaur egun.

Imagen: Cortesía de Association of Finnish Steel and Metal Producers.

Martin-Siemens labea

Txatarratik altzairua lortzea ahalbidetu zuen lehenengo gailua izan zen.

Erreberberazio-labe handia da (zeinean ganbara independente batean sortzen den beroa

eta labearen sabaiak, burdin urtuaren gainean islatzen duen) angeluzuzen formako eta sabaia ganga (bóveda) formakoa.

Materialaren karga goialdetik egiten da operadore berezien bidez. Labe honen ezaugarriek

material mota ezberdinez funtzionatzea ahalbidetzen dute: labe-garaitiko arrabioa edo arrabio

txatarra eta burdin mineralekin nahasia. Txatarra kantitatea totalaren %70-artekoa izan daiteke. Kasu guztietan karea eransten da zepa arrastatzeko.

Finketa fasea aurretik berotutako erregaia labe barruan erretzean datza 1.800 ºC-ko

tenperaturak lortu arte. Tenperatura hauetan material dituen ezpurutasunak oxidatu eta

kanporatzen dira: karbono monoxidoak gas modutan egiten du ihes eta silizio eta fosforo oxidoak kareak arrastatzen ditu zepa osatuz.

Ikusten denean karbono kantitatea egokia dela, aleatzaile egokiak eransten dira eta altzairu-

galda ateratzen da

Labe elektrikoak

Zentzu zorrotzean, ez dira altzairua sortzeko erabiltzen, finketa egiteko baizik.

Abantaila nagusiak: ahalbidetzen duten beroketa azkarra, tenperaturaren kontrol fina eta ezpurutasunak sor litzakeen gas erregairik eza.

Eragozpenik handiena beroa sortzeko erabiltzen den energia elektrikoaren kontsumo izugarrian datza. Horrexegatik, LD bihurgailutik edo Siemmens-Martinlabetik datozen altzairuen azkeneko finketa egiteko erabiltzen dira honelako labeak.

Gailu hauetatik altzairu bereziak lortzen dira, oso puruak, eta oro har deituriko altzairu finak, eta beste aldetik aleazio altuko altzairuak (altzairu herdoilgaitzak, besteak beste).

Labe elektriko erabilienak arku-labeak eta indukzio-labeak dira.

Arkuko labea: altzairuzko labea da,

zilindro formakoa, barrutik adreilu

erregogorrezko estalduraz eta hozte

zirkuitu duena. Goiko estalkia aise

aldentzen da karga-fasea errazteko eta

bizpahiru ikatz-elektrodoek zeharkatuta

dago.

Errefinatu nahi den altzairua behin

sartu eta gero, ontzia ixten da eta

material eta elektrodoen artean arku

voltaiko itzelak sortarazten dira.

Ondorioz, 3.800ºC arteko tenperaturak

sortzen dira zeinek oso urtze-

tenperatura handiko metalak

(molibdeno, wolframio, nikel, kromo,

banadio, manganeso eta titanio,

besteak beste) urtzea ahalbidetzen

duten.

Indukzio-labea, aurrekoa bezalakoa, altzairuzko ontzi zilindrikoa da, zeinak goialdean haril elektrikoa daraman. Barrualdeak ere adreilu erregogorreko estaldura du.

Materiala kargatu eta gero, hariletik (bobinatik) korronte elektrikoa zirkularazten da. Korronte honek materialaren barne induzitzen ditu deituriko Foucault korronteak (korronte elektrikoak), zeinek oso tenperatura handiak sortzen dituzten.

Labe honi UHP labea ere deritzo 105 tona altzairu 111 minututan sor baitezake.Egun, altzairutegi berrienek horrelako labeak izaten dituzte beraien instalakuntzetan