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MATERIALIMATERIALIFERROSIFERROSI
MATERIALIMATERIALIFERROSIFERROSI
Caratteristiche e DesignazioneGiuseppe Boncoddo
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Minerale di ferro proveniente da un meteorite
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Grafite
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Diamante allo stato allotropico
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LA GHISA
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PRODOTTO SIDERURGICO IN
ALTOFORNO COSTITUITO DA UNA LEGA DI FERRO E DI
CARBONIO (QUEST'ULTIMO VARIA
DAL 2% AL 4,5%).
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ALTOFORNOCostituito da due parti
tronco - coniche, unite per le basi maggiori, ha un’altezza che va da 30 a 70 metri e un diametro di
5 ÷ 9 metri. All’interno è rivestito in materiale
refrattario, mentre all’esterno è rivestito in lamiere di acciaio.
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LE FASI DI FORMAZIONE DELLA GHISA
Essiccamento;Riduzione;Carburazione;Fusione;Combustione.
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ESSICCAMENTO:
avviene nella bocca.
Il materiale perde tutta
l’acqua alla temperatura
di 200 ÷ 400°C;
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RIDUZIONE:nella parte superiore del tino. Riduzione degli ossidi di ferro da parte dell’ossido di carbonio alla temperatura di 400 ÷ 700°C;
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CARBURAZIONE:
nella parte inferiore del tino. Il ferro si combina col carbonio e abbassa il suo punto di fusione ad una temperatura di 700 ÷ 1300°C.
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FUSIONE
La carburazione si completa e il ferro si trasforma in ghisa, che, dal crogiolo finisce negli stampi.
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COMBUSTIONE:L’aria calda, attraverso gli ugelli investe il coke ad una temperatura di 1300÷1900°C; il combustibile brucia e il metallo fonde.
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VARI TIPI DI GHISEghise grigie (resistenti all'usura, buona lavorabilità alle macchine
utensili, buone per tubi, basamenti di macchine utensili,
blocchi motore, ecc...), simbolo G seguito dal carico di rottura a
trazione. Es. G20
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ghise malleabili ( resistenti
alla fatica, buone per
supporti, mozzi, tamburi,
ecc...), simbolo GMB50 o
GMN50 a seconda se bianca
o nera;
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ghise sferoidali (resistenti
all'urto, dure e di buona
lavorabilità. Numerosi gli
impieghi. Simbolo GS500-7,
dove 7 è l'allungamento
percentuale);
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ghise speciali (resistenti
alla corrosione e al calore
si ottengono addizionando
silicio 4÷17%, cromo
12÷35%, o nichel 4÷32%).
Simbolo L-SiCr 20-2.
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GLI ACCIAI
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leghe ferro carbonio con
percentuali di carbonio
inferiori al 2%2%.
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Si ottengono raffinando la ghisa liquida mediante:decarburazione;depurazione;correzione
delle percentuali di manganese e di silicio
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IL PROCESSO DI PRODUZIONE
AVVIENE IN SPECIALI
IMPIANTI SIDERURGICI:
Convertitori Bessemer; LD; Martin-Siemens.
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Convertitore BESSEMER
Recipiente di acciaio rivestito internamente di materiale refrattario Ruota attorno a due perni, uno pieno per il moto e l’altro cavo per per l’aria
calda e compressa. L’aria ossida i vari componenti, mentre
il convertitore , in posizione orizzontale si raddrizza.
La durata del processo è di circa 14 ÷ 20 minuti.
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Forno MARTIN - SIEMENS
L’acciaio si ricava da rottami di ferro (70 ÷ 80%) e da minerali di
ferro.Nel forno, a 1700°C, l’aria
reagisce col Carbonio e l’Ossigeno, formando Ossido di carbonio che si libera dal bagno
metallico. Le scorie che si formano vengono
eliminate dall’affinazione.
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Convertitore LDDerivato dal convertitore
Bessemer e dalle iniziali delle città di ideazione Linz e Donawtz all’aria sostituisce ossigeno puro a 9 ÷ 10 atm. soffiato mediante una lancia raffreddata ad acqua.
Più grande del Bessemer è rivestito di magnesio e dolomite*.
L’acciaio prodotto ha caratteristiche migliori.
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Forno elettricoIl più usato è il forno ad arco
detto di Héroult, suo ideatore. È costituito da un tino
cilindrico. Sulla volta mobile passano tre elettrodi. Viene
riempito con rottami di ferro e ghisa solida fredda. A volta chiusa gli archi scoccano e il
calore fonde la carica.
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CARATTERISTICHE
PRINCIPALI
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alta resistenza alla trazione
e alla compressione;
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facile lavorabilità (si prestano per essere fucinati, stampati,
trafilati, saldati*, lavorati alle macchine utensili,
ecc...);
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fluidità allo stato fuso, ma
le temperature di fusione
rispetto alla ghisa
(1100°C) sono più alte
(1250°C);
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saldabilità
con ogni tecnica;
più alto costo rispetto alla ghisa.
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DESIGNAZIONE E CLASSIFICAZIONE
DEGLI ACCIAI
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- I° gruppo
(secondo le caratteristiche fisiche).
Simbolo Fe o FeG per
acciai per getti, es. Fe 410;
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- II°gruppo
(secondo la composizione chimica). Simbolo C o GC per acciai per getti o X per acciai legati, es. CG 20 o X 200 Ni 13 ;
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Secondo il loro impiego sono suddivisi in:
acciai d'uso generale (acciai
ordinari e debolmente legati);
. acciai speciali
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Gli ultimi si suddividono in:
acciai da costruzione
(trattati termicamente);
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acciai da utensili
(elevata durezza,
resistenza all'usura,
indeformabilità, ecc...);
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acciai inossidabili
(resistenza alla
corrosione e al calore);
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acciai per usi particolari
(impiegati alle basse
temperature, con
particolari proprietà
magnetiche).