Naarmate de inhoud zakt,
reageert nog meer FeO met fijnverdeelde cokes:
FeO + C 
Fe + CO
De overmaat cokes dient om
in de rust een zeer hoge temperatuur te bereiken. Men verkrijgt een hevige
verbranding door het inblazen van hete lucht. Er zijn afhankelijk van de
hoogovenconstructie een aantal aanvoerbuizen die over de omtrek tussen rust
en haard regelmatig verdeeld zijn. Het gevormde ijzer smelt en druipt naar
beneden.
In de smeltzone ontstaat eveneens slak:
CaO + SiO2
CaSiO3
Neerdruipend ijzer wordt erdoor
omhuld en aldus beschut tegen oxidatie. De gesmolten massa wordt verzameld
in een kroes onderaan de hoogoven. Wegens de kleinere soortelijke massa
drijft vloeibare slak op het gesmolten ijzer en dekt het af. De temperatuur
is daar ondertussen gedaald tot 1300-1500 °C.
Andere oxiden die in de smeltzone
worden gereduceerd zijn:
SiO2
+ 2 C Si + 2 CO
P4O10
+ 10 CO P4
+ 10 CO
MnO2
+ 2 C Mn + 2 CO
Door stukslaan van een lemen
of bakstenen prop laat men met tussenpauzen van 6 uur, ruwijzer afvloeien
in zandgeulen (als het bestemd is voor gietijzer). Men verkrijgt gietelingen.
Als de ingeblazen hete lucht een temperatuur heeft van 1600 °C, ontstaat
ruwijzer met een laag Si-gehalte. De door het ijzer opgenomen koolstof is
grotendeels met het ijzer verbonden in de vorm van zeer hard en bros cementiet
(Fe3C).
Men heeft te maken met wit ruwijzer of wit gietijzer. Het is in gesmolten
toestand zeer vloeibaar, maar wordt niet week en is daardoor niet smeedbaar.
Bij een temperatuur van 2000 °C, wordt ruwijzer verkregen met een hoger
gehalte aan Si. In die omstandigheden is cementiet niet bestaanbaar en de
aanwezige koolstof kristalliseert uit in de vorm van grafietlamellen. Er
ontstaat grijs ruwijzer of grauw gietijzer (hard en broos, wordt gebruikt
om allerlei voorwerpen te gieten). Door een geschikte thermische behandeling
kan het grauw gietijzer worden omgezet tot hamerbaar gietijzer: hierin zijn
de grafietblaadjes omgezet in bolletjes (nodulen). Sommige elementen zoals
Mg bevorderen de vorming van nodulair grafiet. Het hamerbaar gietijzer heeft
betere mechanische eigenschappen.
Ruwijzer bevat 3 à 5 %, en soms meer C, 1 % Mn, 3 % Si, minder dan
1 % P (afhankelijk van het erts) en zeer weinig S (minder dan 0,1 %).
Gegranuleerde slak wordt aangewend voor wegenaanleg, voor de vervaardiging
van stenen met een lage dichtheid en voor het maken van rotswol voor isolatie.
Het hoogovengas dat boven aan de hoogoven ontwijkt bevat 25 à 30
volume% CO, 1 volume% H2
en een weinig CH4;
de rest is N2
en CO2.
Wegens het relatief lage gehalte aan brandbare gassen is het een arme brandstof
met een calorische waarde van ongeveer 3800 kJ/m3.
Per etmaal worden echter wel 4500m3 gevormd.
Na ontstoffing, koeling en droging wordt ongeveer een vierde ervan gebruikt
voor de verwarming van de windverhitters, een kwart voor het aandrijven
van gasmotoren die het ventilatiesysteem van de hoogoven aandrijven . De
helft wordt in een thermische centrale verbrand. De geproduceerde stroom
volstaat voor de verlichting van het bedrijf.
Productie van staal
Het is de taak van de staalfabriek
het gehalte aan koolstof, dat 3 à 5 % bedraagt in gietijzer, te verlagen
en tevens andere ongewenste stoffen te verwijderen. Men kan van de gelegenheid
gebruik maken om speciale staalsoorten te bereiden door legeren.
Ruw ijzer dat bestemd is voor
de staalfabriek laat men niet stollen. Het wordt vervoerd naar een ruwijzermenger.
In deze ruwijzermenger wordt het voor een deel ontdaan van mangaan en zwavel.
Bij afkoeling vormt een gedeelte van de zwavel met mangaan MnS en een ander
deel van de zwavel vormt FeS. De beide sulfiden lossen op in de slak. Verdere
affinage geschiedt door oxidatie en wordt uitgevoerd volgens het Bessemer-Thomas-procédé
of volgens het Siemens-Martin-procédé.
In
het oorspronkelijk Bessemer-procédé kan men alleen ruwijzer
met veel silicium en weinig fosfor verwerken terwijl het in de Thomas
convertor juist andersom is.
De verbrandingswarmten van Si en P zijn groot en garanderen dat het
gevormde staal vloeibaar blijft. |
|
De
Thomas convertor heeft een basische binnenbekleding van dolomiet (CaCO3
. MgCO3)
i.p.v. de zure kiezelsteen bekleding. Het dolomiet wordt thermisch ontleed
in CaO en MgO. Alvorens lucht in te blazen wordt voor de vulling met
ruwijzer nog een hoeveelheid CaO toegevoegd. De Thomas-convertor laat
toe fosforhoudend ruwijzer om te zetten in staal. Het door oxidatie
gevormd P4O10
reageert met CaO en MgO en levert respectievelijk calcium- en magnesiumfosfaat,
dat als slak wordt afgevoerd. Men verwerkt het tot fosfaatmeststof (thomasslakken).
8 CaO + P4O10
2 Ca3(PO4)2
. CaO |
|
Na aflating van slak, wordt
het te laag geworden C-gehalte in de convertor terug op peil gebracht door
toevoeging van een berekende hoeveelheid spiegelijzer (5 % C, 20 % Mn).
De
omzetting van ruw ijzer in staal kan ook in een Siemens-Martin oven.
In deze oven worden gietelingen samen gebracht met staalschroot. Likkende
oxiderende vlammen elimineren vreemde stoffen terwijl het ijzerroest
gereduceerd wordt door de koolstof van de gietelingen. Uit oud ijzer
recupereert men op deze wijze een hoeveelheid staal.
Een Siemens-Martin
oven is een vlamoven, die met vuurvaste stenen is bekleed. Hij wordt
met olie of met hoogovengas gestookt. |
|
De
capaciteit van een grote Siemens-Martin oven is 500 à 1000 ton per
lading, die na 8 à 15 uur kan worden afgetapt.
C + CO2
