Hợp kim của sắt là gì? Gang và thép (cách sản xuất)

Gang và thép là gì?

Cách sản xuất gang và thép

Nguyên tắc sản xuất gang

Dùng  CO  để  khử  oxit  sắt  (các  quặng cacbonat hay pirit khi nung nóng (có mặt O₂) đều biến thành oxit)

Nguyên liệu:  quặng  sắt,  than  cốc, không khí.

Oxi  của không khí đực  sấy nóng đến 900^oC

C + O₂ → CO₂ + 94Kcal

Nhiệt độ lên đến khoảng 2000^oC, nên: CO₂ + C → 2CO – 42Kcal

Oxit cacbon khử oxit sắt: 3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂

Fe₃O₄ + CO → 3FeO + CO₂

FeO + CO → Fe + CO₂

♦  Chất  chảy  kết  hợp  với  tạp  chất  trong nguyên liệu tạo thành xỉ:

CaO + SiO₂ → CaSiO₃

♦  Fe sinh ra tạo thành ḥp kim với C, Si, Mn ...  thành gang nóng chảy trong lò ($t_{s}^{0}$ gang nhỏ hơn $t_{s}^{0}$ Fe)

Nguyên tắc sản xuất thép

♦  Luyện gang thành thép bằng cách lấy ra khỏi gang phần lớn C, Si, Mn và hầu hết P, S tự sự oxi hóa gang nóng chảy.

♦  Các phản ứng xảy ra theo thứ tự:

Si + O₂ → SiO₂

2Mn + O₂ → 2MnO

C + O₂ → CO₂

CO₂ + C → 2CO

S + O₂ → SO₂

4P + 5O₂ → 2P₂O₅

♦ Các khí (CO₂, SO₂, CO) bay ra khỏi  hệ. SiO₂  và P₂O₅  là những  oxi  axit  kết  ḥp với FeO, MnO tạo thành xỉ.

♦  Khi các tạp chất bị oxi hóa hết thì Fe bị oxi hóa:

2Fe + O₂ → 2FeO (nâu)

♦  Thêm vào lò một ít gang giàu C để điều chỉnh tỉ lệ C và một lựng nhỏ Mn cũng đực thêm vào lò để khử oxit sắt:

FeO + Mn → Fe + MnO