Bài giảng Tiết : 62,63 . sản xuất thép

CHƯƠNG IX : SẮT (Fe) . TIẾT : 62,63 . SẢN XUẤT THÉP . Kiểm tra bài cũ :  Trình bày các loại quặng sắt, đặc điểm, tính chất – Nguyên liệu dùng để sản xuất gang ? ‚ Trình bày nguyên tắc sản xuất gang – Các phản ứng hóa học trong quá trình sản xuất gang – Sự tạo thành gang ? Trọng tâm : Nguyên liệu sản xuất thép – Nguyên tắc sản xuất thép. Các phản ứng hóa học xãy ra trong quá trình luyện gang thành thép – Các phương pháp luyện gang thành thép – Các loại lò luyện thép … Đồ dùng dạy học : HÌnh vẽ hoặc mô hình lò cao sản xuất gang. Phương pháp – Nội dung : Phương pháp Nội dung HÌnh vẽ lò Bexome (Hình 30 – SGK). HÌnh vẽ lò Mactanh (Hình 32 – SGK). HÌnh vẽ lò điện (Hình 33 – SGK). I. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT THÉP : Gang trắng hoặc gang xám, sắt thép phế liệu. Không khí hoặc Ôxi. Nhiên liệu : dầu Mazút hoặc khí đốt. Chất chảy : Canxi Oxit (CaO) hay Silic IV Oxit (SiO2). II. NGUYÊN TẮC SẢN XUẤT THÉP : Ôxi hóa các tạp chất trong gang (SI, Mn, S, P, C) thành oxit, nhằm giảm hàm lượng của chúng, ta được thép. III. NHỮNG PHẢN ỨNG HÓA HỌC XÃY RA TRONG QUÁ TRÌNH LUYỆN GANG THÀNH THÉP : Phản ứng tạo thép : Không khí giàu oxi hoặc oxi sẽ oxi hóa lần lượt các tạp chất trong gang nóng chảy. Trước hết, Silic và Mangan bị oxi hóa : . . Tiếp đến C bị oxi hóa thành CO (to trên 1200oC) : . Lưu huỳnh cũng bị oxi hóa thành khí SO2 : . Sau đó P bị oxi hóa thành P2O5. . Sau khi các tạp chất trong gang bị oxi hóa hết, sẽ có 1 phần Fe bị oxi hóa : . Lúc này, ngừng sự nén khí vào lò. Trước khi kết thúc quá trình luyện gang thành thép, cần cho thêm 1 lượng gang giàu Mn nhằm 2 mục đích : Mn là chất khử mạnh hơn Fe, sẽ khử Ion Fe trong FeO thành Fe : Gia tăng 1 lượng nhất định C trong Fe nóng chảy để được loại thép có hàm lượng C như ý muốn. Phản ứng tạo xỉ : Phương pháp Betxơme : (Hình 30 SGK) Ưu điểm : Thời gian luyện 1 mẻ thép rất nhanh (15phút), khoảng cách giữa 2 lần luyện thép ngắn (30 – 40 phút), mỗi mẻ thép có khối lượng 30 – 60 tấn. Thiết bị đơn giản, vốn đầu tư không lớn. Không cần nhiên liệu. Nhược điểm : Chất lượng thép không cao, vì không loại được hết lưu huỳnh trong gang, mặt khác thép có hòa tan 1 lượng oxi, nitơ khiến thép trở nên giòn. Phương pháp Mactanh : Là phương pháp luyện thép bằng lò Mactanh. Người ta nạp vào lò : gang, sắt thép phế liệu, chất chảy. Đốt lò bằng dầu mazút hoặc khí đốt và không khí nóng giầu oxi, nhiệt độ 1700oC. khí oxi và gỉ sắt Fe2O3 oxi hóa các tạp chất trong gang, thí dụ : . Ưu điểm : Tận dụng được sắt thép phế liệu để luyện thép. Luyện được những loại thép chất lượng cao, có thành phần như ý muốn. Khối lượng của mỗi mẻ thép khá lớn (100 – 200 tấn). Nhược điểm : Tiêu hao nhiên liệu (dầu mazút, khí đốt) Thời gian luyện mỗi mẻ thép khá dài (10 – 12 giờ). Phương pháp lò điện : Là phương pháp luyện thép bằng lò điện. Nhiệt lượng trong lò do hồ quang điện sinh ra giữa các điện cực và gang nóng chảy. Nhiệt độ trong lò điện cao hơn nhiều và dễ điều chỉnh hơn các loại lò trên. Do vậy phương pháp lò điện có : Ưu điểm : là luyện được những lại thép đặc biệt mà thành phần có những Kim loại khó nóng chảy như Vonfram (3.350oC), Molipđen (2.620oC),Crôm (1.890oC), … và không chứa những tạp chất có hại như S, P. Nhược điểm : lò điện là dung tích nhỏ, khối lượng mỗi mẻ thép không lớn. Củng cố : BT : 1 ® 4/152 .SGK. PHẦN GHI NHẬN THÊM Gang lỏng Không khí nén Sơ đồ lò Betxơme đang hoạt động (Hình 30 – SGK) a) b) c) Ba giai đoạn chuyển gang thành thép bằng lò Betxơme (Hình 31 – SGK). Giai đoạn tạo tia sáng (2 – 3 phút) : Si và Mn bị ôxi hóa. Giai đoạn ngọn lửa (10 – 12 phút) : C bị ôxi hóa. Giai đoạn khói (3 – 5 phút) : P bị ôxi hóa. Nhiên liệu khí Không khí nóng Cửa nạp nguyên liệu Xỉ nóng chảy Thép nóng chảy Sơ đồ lò Mactanh (Martin) (Hình 32 – SGK) Cửa nạp nguyên liệu Vòm lò Điện cực bằng than chì Máng rót thép Thép nóng chảy Sơ đồ lò điện (Hình 33 – SGK).