JF302: Material Technology, Chapter 3

CHAPTER 3 : CHAPTER 3 : IRON AND STEEL IRON AND STEEL

PRODUCTIONPRODUCTION

© Mechanical Engineering Department

JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1CHAPTER 3 : IRON AND STEEL PRODUCTION

Types of Iron Ore1

Characteristics of Iron Ore2

Iron Production Process3

Steel Production Process4

besi adalah unsur dalam jadual berkala yang mempunyai simbol Fe dan nombor atom 26

besi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi dan jarang dijumpai dalam keadaan unsur bebas

besi merupakan logam utama dan paling banyak penggunaannya

sifat-sifat fizikalnya boleh diubahsuai harganya murah dan mudah didapati kebanyakan besi yang digunakan tidak berada

dalam keadaan tulin


batuan yang mengandungi mineral-mineral besi dan unsur-unsur lain

terdiri daripada sebatian atau unsur-unsur lain seperti oksida, sulfida, belerang, silikon dan sebagainya

mempunyai warna yang berbeza-beza merupakan bahan utama dalam

pengeluaran besi jongkong ianya tidak berada dalam bentuk tulin


mempunyai 40% - 65% kandungan besi merupakan bijih besi yang terbanyak

sekali didapati berwarna hitam coklat hingga kemerah-

merahan


mempunyai 72.4% kandungan besi didapati dalam bentuk tanah atau batu-

bata mempunyai sifat-sifat magnet berwarna kehitam-hitaman


mempunyai kandungan besi sebanyak 50% dan 50% belerang

warnanya agak keemasan didapati dalam bentuk hablur


mengandungi besi sebayak 20% - 55% dan kandungan air sebanyak 40%

warnanya adalah kuning coklat, tetapi apabila air dikeluarkan ianya akan bertukar warna bijih hematit


mempunyai 25% - 30% kandungan besi warnanya kemerah-merahan atau

kehitam-hitaman diperolehi dalam bentuk batu-bata


mempunyai kandungan besi kurang daripada 30% dan selainnya kandungan karbon dan fosforus

Warna bijihnya kelabu


mempunyai kandungan sulfur sebanyak 50%

berwarna keemasan diperolehi dalam bentuk batu-bata


mempunyai 50% kandungan silikon boleh dibahagikan kepada beberapa jenis

iaitu kamosite, stillprunit, gururite dan minnesotite


mempunyai kandungan besi sebanyak 30%

berwarna coklat kekuning-kuningan boleh dikelaskan mengikut jenis `gauge'

yang wujud iaitu sama ada `gauge' yang kaya dengan silika atau yang kaya dengan kalsium oksida (CaO)


1. Gred- mengandungi sebanyak mungkin oksida besi2. Kepadatan- tidak terlalu padat atau terlalu rapuh.3. Ketulenan- mempunyai kandungan bahan asing yang serendah mungkin4. Keseragaman- mempunyai komposisi yang seragam dari sekelompok ke sekelompok yang lain



Step 1 : Step 1 : ConcentratioConcentratio

nn

Step 2 :Step 2 :CalcinationCalcination

Step 3 :Step 3 :SmeltingSmelting

The ore is crushed in crushers and is broken to small pieces. It is concentrated with gravity separation process in which it is washed with water to remove clay, sand, etc.

The ore is then heated in absence of air (calcined). This results in decomposition of carbonates into oxides and then ferrous oxide is converted into Ferric Oxide.

The concentrated ore is mixed with calculated quantity of coke, limestone and the mixture is put in the Blast Furnace from top.

322

23

COFe2OFeO4

COFeOFeCO

322

23

COFe2OFeO4

COFeOFeCO

Blast furnace consists of a vertical steel shell ~100 ft high Blast furnace consists of a vertical steel shell ~100 ft high & ~ 21 ft dia and lined with refractory material.& ~ 21 ft dia and lined with refractory material.

It has a charging arrangement (Bell & Cone) at the top. It has a charging arrangement (Bell & Cone) at the top. Raw material is charged by a skip car through this Raw material is charged by a skip car through this charging mechanism into the blast furnace.charging mechanism into the blast furnace.

It has a means of running off Pig iron & Slag at the bottom.It has a means of running off Pig iron & Slag at the bottom. Air is blown in near the bottom of the furnace. This forced Air is blown in near the bottom of the furnace. This forced

draught increases the speed of combustion & maintains draught increases the speed of combustion & maintains the necessary high temperature.the necessary high temperature.

Cooling water is circulated around the Bosh area in order Cooling water is circulated around the Bosh area in order to protect the furnace from high temp. to protect the furnace from high temp.


bahan mentah dibawa ke bahagian atas relau dengan menggunakan kereta penangkut

ia dimasukkan ke dalam relau melalui pengagih bergerak dan melalui penggunaan loceng

loceng ini berfungsi utk mengawal kehilangan beban gas

udara panas yang berterusan disemburkan melalui sebilangan bukaan yang dipanggil `TUYER'

dandang digunakan untuk memanaskan udara sehingga 1100 oC


udara disejukkan dan gas panas mengalir secara berulang-ulang pada arah yang bertentangan melalui dandang

untuk membekalkan semburan panas yang berterusan, setiap relau mempunyai beberapa dandang yang bekerja secara bergilir-gilir

besi dikeluarkan dari relau setiap 2 jam besi lebur dan sangga di keluarkan berasingan

melalui lubang penirusan di bahagian bawah


bijih besi + arang kok + batu kapur + udara

besi + sangga + gas

pembakaran karbon dalam arang kok dengan oksigen dalam semburan udarareduksi oksida kepada besimemfluskan `gauge' bijih besi dan abu dengan menggunakan batu kapur.


modal dan kos operasi yang tinggipengawalan komposisi besi adalah

agak lemahrelau kecil yang menggunakan arang

kok adalah tidak cekap


Untuk menghasilkan satu tan besi jongkong, kita memerlukan bahan mentah seperti berikut :2 tan bijih besi + 1 tan arang kok+ 1/2 tan batu

kapor

1 tan besi

* Bahan mentah ini mestilah dicampurkan semua sekali


digunakan untuk melebur bijih besi untuk dijadikan besi jongkong.

besi jongkong mengandungi 93% besi tulin, 3% - 5% karbon, silika, belerang, fosforus dan manggan.

bahan utama untuk membuat besi tuang, besi tempa dan keluli.

sangga digunakan untuk membuat jalan raya dan blok bangunan.



Di permulaan, ia adalah BESI...

Kemudian, ia menjadi BESI TUANG...

...akhirnya, KELULI

merupakan logam yang sangat berharga jenis logam yang paling banyak dan

meluas digunakan dihasilkan melalui proses pengoksidaan

yang mengurangkan jumlah karbon, silikon, mangan, forforus dan sulfur di dalam campuran besi jongkong lebur dan keluli sekerap



1. Dalam bidang pembinaan jambatan dan bangunan .....

2. Dalam sektor automotif ....

3. Untuk kegunaan harian :tin, periuk, bekas dll

ia menggunakan oksigen tulin boleh bergerak secara mengufuk dan menegaksemasa keadaan condong, relau diisi dengan besi cair dan 30% besi sekerapsemasa keadaan tegak, pancutan oksigen dengan kelajuan tinggi dihala kepermukaan kandungan cairanOksigen ini disejukkan dengan menggunakan air


Sebahagian karbon ditukar menjadi oksida berbentuk gas

Sangga terhasil apabila oksida bertindakbalas dengan batu kapor

relau dicondongkan ke kedudukan mengufuk untuk mengeluarkan keluli lembut lebur

relau diterbalikkan untuk mengeluarkan sanggadapat mengeluarkan keluli yang bermutu tinggi

dengan cepat iaitu 80 tan sejam


mempunyai keupayaan yang tinggi serta mudah untuk dikendalikan

penggunaan kadar oksigen yang rendah sesuai untuk peningkatan gred bagi keluli menggunakan oksigen asli yang

dibekalkan secara jet mengeluarkan 120 tan keluli dalam masa 4

jam.


mempunyai bentuk melekung seperti sebuah selinder cembung

diperbuat daripada keluli dan disaluti dengan bata yang kalis haba

Penutupnya boleh dialihkan dan terdapat tiga laluan atau bukaan yang mana elektrod karbon boleh digerakkan dengan bebas

menggunakan penyejuk yang melalui saluran tembaga di luar relau


1. Pengecasan1. Pengecasanbahan cas yang mengandungi sekerap keluli,

pig iron, besi oksida dan kapur dimasukkan ke dalam relau

arus elektrik dialirkan ke elektrod karbon untuk membekalkan arka elektrik


2. Peleburan2. Peleburanarka elektrik dengan haba yang tinggi akan meleburkan bahan cas beroksigensilikon, mangganes dan fosforus mula teroksid dan bercampur dengan kapur untuk membentuk sangga asastiada logam yang hilang kerana elektrod karbon yang terbakar


3. Pengasingan3. Pengasinganperpindahan fosforus bergantung kepada sangga asas dalam kalsium oksidakapur, flourospar dan besi oksida dicampur untuk membentuk sangga yang bertindakbalas dengan bendasingkeluli berkomposisi yang dikehendakki terbentukFeS + CaO + C CaS + Fe + CO


4. Pengakhiran4. PengakhiranKeluli dioksidakan menggunakan aluminium, Ferro-Silikon atau Ferro-MangganesUntuk mengambil keluli, sangga dikait atau dituang daripada permukaannya dahulu kemudian diasingkan atau dialirkan melalui lubang/saluran keluar dengan mencondongkan relau


perpindahan atau perubahan sulfur adalah bersesuaian.

pembakaran dapat dikawal dan diatur dengan lebih berkesan.

tiada gas pengoksidaan menghasilkan keluli berkualiti tinggi.

suhu boleh dikawal dengan tepat. penambahan elemen aloi boleh dibuat dengan

betul. relau ini bebas dari kekotoran dan asap.


1. Terangkan secara ringkas TIGA (3) jenis bijih besi yang terdapat di permukaan bumi.

2. Sebutkan TIGA (3) jenis relau untuk menghasilkan pengeluaran bahan tersebut.i. Besi.ii. Keluli.

3. Apakah bahan cas yang dimasukkan ke dalam relau-relau berikut :i. Relau Bagas.ii. Relau Arka Elektrik.


JF302: Material Technology, Chapter 3

Education

Transcript of JF302: Material Technology, Chapter 3