Gyepvasércek koraközépkori vasipari hasznosítása2

Gyepvasércek koraközépkori vasipari hasznosítása2

Kép forrása: 
Thiele Ádám
Leírás szerzője: 
Thiele Ádám
Gyepvasércek koraközépkori vasipari hasznosítása2


Az ábra a bucakemencében lejátszódó kinetikai-metallurgiai folyamatokat mutatja be.

 

Kövessük végig a betétanyagok útját egészen a vasbuca kialakulásáig!

A jellemzően hematit-limonitos (Fe2O3 és 2Fe2O3·3H2O), nagy meddő tartalmú (SiO2, kisebb mennyiségben CaO és Al2O3) gyepvasérc az ércpörkölő gödörben elveszti hidrátvíz tartalmát és néhol már magnetitté (Fe3O4) redukálódása is megtörténik. A kohó torkába adagolt előredukálódott gyepvasérc és faszén rétegek süllyedésük közben keverednek. A fújtatóval befújt levegő oxigéntartalma széndioxiddá (CO2) ég el, amelynek nagy része a Boudouard-reakcióval a fúvósíkban uralkodó nagy hőmérsékleten szénmonoxiddá (CO) alakul. A gyepvasérc hematit tartalmát a felfelé áramló nagy CO-tartalmú torokgáz magnetitté redukálja. Az elegyoszlop tovább süllyed, a megnetitet wüstitté (FeO) redukálódik, amely a gyepvasérc meddőjének nagy SiO2 tartalmával 1170°C olvadáspontú fayalitos (2FeO·SiO2) salakot képez. A gyepvasérchez adott fahamu és a meddő CaO tartalma a salak olvadáspontját tovább csökkenti, a meddő Al2O3 tartalma kis mennyiségben szintén olvadáspontot csökkent.

A színvas a feltételezhetően direkt redukcióval (a faszén karbonja redukál) az olvadt fayalitos salakfázis izzó faszénnel érintkező határfelületén atomos formában alakul ki, majd gyors olvadékfázisú diffúzióval a salak belsejébe vándorol. Itt ausztenit kristálycsíra keletkezik, amely növekszik, így a salak belsejében sok kis vasgolyó kezd kialakulni. A salakfázis belsejében történő vasgolyó növekedés hajtóereje a felületi feszültség csökkentése, ezért fordul elő csak ritkán, hogy a salak-faszén fázishatáron válik ki a színvas. Ilyenkor vaslemezek keletkeznek, de a vasbuca fő tömegét nem ezek, hanem a vasgolyók adják.

A növekvő vasgolyókat tartalmazó salakcseppek egyesülnek, tovább süllyednek és elérik a fúvósíkot. Az egymáshoz közel került vasgolyók összeszíntereződnek. A színtereződés hamar végbe megy, mert a folyadékfázis jelenléte miatt a diffúziós hegedés gyorsan zajlik. Az összehegedő vasgolyók így néhány cm-es vasrögöket alkotnak, amelyek szintén szintereződnek, és közülük a hígfolyós salak kiolvad. Így jön létre a vasbuca.

A vasbuca tehát vasgolyókból és vasrögökből salakfázisban színtereződött vasszivacs. A vasgolyókat és a vasrögöket a salakfázisban feloldódott és néhol buborékokat is képző szénmonoxidban gazdag kohóatmoszféra a karbon egyenértékének megfelelő mértékben felszeníti. A kialakult vasbuca a kohó reduktív atmoszféráján tovább cementálódik.


 


 

 

Szerző által felhasznált források: 

 

[1] Thiele Ádám: A bucavas koraközépkori előállításának korhű gyártástechnológiája a korszerű anyagtudomány tükrében, TDK dolgozat, 2009