Производство чугуна и стали

Тема: Производство чугуна и стали

Обучающая цель: ознакомить учащихся с производством чугуна и стали, изучить химические процессы при получении стали и чугуна, свойства чугуна и стали и их применение.

Развивающая цель: развитие внимания, мышления, логики, умения анализировать и делать выводы.

Воспитательная цель: воспитывать интерес к химии.

Принципы обучения: научность, связь теории с практикой, доступность, индивидуальный подход к учащемуся, активизация учебного процесса.

Методы опрос, рассказ, беседа.

Тип урока: изучение нового материала.

Средства обучения: доска, таблицы.

Ход урока

І. Организация работы группы (оглашение темы, цели, плана работы на уроке, заполнение журнала).

ІІ. Проверка домашнего задания.

Опрос по прошлой теме.

ІІІ. Актуализация опорных знаний.

Как писал французский философ А. Дюрер «благодаря истинному знанию ты будешь гораздо смелее и совершеннее в каждой работе, нежели без него», а по поговорке «знающий спасется от любой беды, невежда попадет в тысячу несчастий». А вы как считаете?

Как давно вы читали сказки? Как говорится, сказка ложь, да в ней намек. Внимательно слушаем, т.к. в ней ключик ко многим вопросам урока.

«Чугун и Сталь»

сказка Евгения Андреевича Пермяка.
  Пролилась огневой струей из жаркой печи горячая Сталь. Засверкала золотыми звездами, остыла дорогими слитками и зазналась. Перед серым Чугуном так стала себя выхвалять, что тот чуть не изоржавел со стыда.

— Я, — говорит Сталь, — нержавеющая, нетемнеющая, хитро сваренная! Как алмаз крепка, как змея гибка. Закалюсь — не отколюсь! Пилить, сверлить, резать — все могу, на все пригодна. Хочешь — булатом стану, хочешь — иглой! Мостом лягу. Рельсами побегу. Машиной заработаю. Пружиной совьюсь. А ты что, Чугун? На сковородки, на утюги только и годен. Ну да разве еще на станины второсортные да на шестерни молотильные! Не ковок, не ловок, хрупок, как лед. Не модный металл.

Говорит так Сталь, на весь цех себя славит. И самолетом-то она полетит, и кораблем-то поплывет, и чем только, чем она не станет… Даже перо писчее не забыла. Часовую стрелку и ту не пропустила. Все перебрала. Столько наговорила про себя, что в семи коробах не свезти. Но ничего лишнего не прибавила. Была в ее стальном звоне правда.

Конечно, Чугуну далеко до Стали. Только об одном ей забывать не надо бы: о том, что Чугуну она родной дочерью доводится, что она ему своей жизнью обязана…

ІV. Изучение нового материала.

Сырьем для получения железа является железные руды, основой которых могут быть оксид железа (III) (красный железняк) или феррит железа (II) Fе₃O₄ (магнитный железняк, или магнетит, от чего происходит название явления магнетизма).

Чтобы получить металлическое железо, его надо восстановить. Учитывая огромные масштабы производства железа (в мире его производится более 500 млн. т ежегодно), восстановитель должен быть доступным и достаточно дешевым. Такими свойствами обладает углерод в виде кокса.

В современной технологии используется кокс, но непосредственным восстановителем выступает, в основном, оксид углерода (II):

 Процесс восстановления проводят в специальных вертикальных печах, которые называются доменными, высотой до нескольких десятков метров и внутренним объемом (в крупных) до 5 тыс. м . Производительность доменных печей достигает 4 млн. т металла в год.

Рассмотрим основные химические реакции, протекающие в доменной печи.

При взаимодействии кокса с кислородом воздуха происходит экзотермическая реакция, которая обеспечивает энергией все другие процессы:

При этом развивается температура, выше 1600 °С, выше температуры плавления железа. Именно для интенсификации (ускорение) этой реакции подогревают воздух, который подается в домну, или обогащают его кислородом.

Далее углекислый газ восстанавливается избытком кокса:

и оксид углерода, образовавшийся восстанавливает железо.

Сталкиваясь с углеродом, жидкое железо растворяет его, в результате образуется сплав железа с достаточно большим содержанием углерода - чугун.

Основной примесью до оксидов железа в руде есть песок SiO₂. ЭТА тугоплавкая вещество остается твердым при температурах, развиваются внутри доменной печи. Чтобы превратить его в более легкоплавкую состав - шлак, в шихту вводят известняк. Происходит реакция:

Жидкий силикат кальция, образовавшегося (вместе с другими неметаллическими примесями), является жидкостью с меньшей плотностью, чем чугун. В доменной печи, таким образом, образуется два жидких слоя, что дает возможность выводить из нее поочередно жидкие чугун и шлак.

Полученный в доменном процессе чугун - твердый, но хрупкий материал, из него изготавливают детали, которые не поддаются ударам в процессе эксплуатации (маховые колеса, станины и др.).

Значительно выше потребность народного хозяйства в стали. В нее и перерабатывается основное количество производимого чугуна.

Сталь отличается от чугуна меньшим содержанием углерода. В чугуне он составляет 6%, а в стали не превышает 2%. Для удаления избыточного углерода его окисляют, добавляя к чугуну железный лом (всегда ржавый) и продувая через расплавленный чугун или над ним воздух, обогащенный кислородом. Одновременно с удалением углерода в расплав вводят примеси других металлов для получения сталей различного назначения.

V. Закрепление изученного на уроке.

1.Сталь – это сплав Fe, содержащий ___________ % C

2.Сырьем для производства чугуна является:

3.Аппарат для выплавки чугуна называется

4.В производстве стали ведущей является профессия

5.Из чугуна делают

VI. Подведение итогов урока.

Объяснение домашнего задания, оценивание деятельности учащихся.

VII. Домашнее задание.

Выучить конспект. Решить задания в тетради.