Malmi tootmine ja kasutamine (0)

Mihkel Härm
Malmi tootmine ja kasutamine
REFERAAT
Õppeaines: Tehnomaterjalid
Tehnikainstituut
Õpperühm: AT12/22
Juhendaja : lektor Annika Koitmäe
Esitamiskuupäev: 26.10. 2017
Tallinn 2015
Sisukord
Sissejuhatus 3
1.Malmi tootmine 4
1.1 Valgemalm 5
1.2 Hallmalm 5
1.3 Keragrafiitmalm 6
1.4 Kõrgtugevmalm 6
6
1.5 Tempermalm 7
2.Malmi kasutamine 8
2.1Toidunõude valmistamine 8
2.2Küttesüsteemid 8
2.3Kanalisatsioon 8
2.4Vannid 8
Kokkuvõte 9
Kasutatud kirjandus 10

Sissejuhatus

Malm on rauasulam , kus on vähemalt 2,14% süsinikku. Süsiniku protsent sulamis ei ole tavaliselt suurem kui 4. Eristatakse süsiniku sisalduse ja oleku järgi malmi liigid: valgmalmi ( toormalm ), hallmalmi , tempermalmi, kõrgtugevat ja eriomadustega legeermalmid.
Malm erineb terasest selle poolest, et malmi pole võimalik toatemperatuuril plastselt deformeerida, kuna malm puruneb. Malm on heade valuomadustega ning seejuures ka odavam kui teras, mistõttu tihti on masinate korpused ja kered valatud malmist . Malmil on omadus summutada lööke. Samas on malmil halb keevitatavus . Malmi külmkeevitamisel kasutatakse spetsiaalseid elektroode, traate , kaitsegaase ja töövõtteid. Vaatamata sellele on külmkeevitamisel saadud liide kerge purunema, kuna temperatuuride vahest tekivad malmi kergesti praod . Seetõttu soovitatakse malmi enne kuumutada kuni 600°C ning alles seejärel keevitada.

Malmi tootmine

Malm on terasega suures osas samasugune ja enne, kui saadakse teras, tuleb malm. Malmi saamiseks kasutatakse järgmisi tooraineid: rauamaak , mangaanimaak , räbusti, kütus(koks), kõrgahjugaas + hapnik. Levinuim rauamaak, mida kasutatakse malmi tootmisel on hematiit ehk ´´punane rauamaak``, mis sisaldab endas 50–60% rauda. Mangaani lisatakse kõikidesse raua-süsiniku ühenditesse, malmi tootmisel umbes 2-3%, et parandada malmi omadusi. Selleks, et mittevajalikud ühendid malmist eemalada, tuleb sinna lisada räbustit, milleks kasutatakse lubjakivi . Kuna kogu liitsegu tuleb omavahel kõrge kuumusega sulatada, siis peab selleks kasutama kütust, peaasjalikult koksi , mis on saadud kivisöe koksistamisel. Kütuse ülesandeks on lisaks kõrge temperatuuri tekitamisel olla keemiliseks reagendiks raua redutseerimisel oksiididest.
Efektiivse malmi tootmise tagamiseks on oluline toorainete ettevalmistamine. Kõigepealt rauamaak peenestatakse väiksemateks tükkideks, et sulatusprotsess toimiks kiiremini. Seejärel purustatud maak pestakse puhtaks aheraine jääkidest- savist ja liivast. Kolmandana toimub särdamine, mille käigus eemaldatakse niiskus ja põletatakse ära väävel . Magnetsepareerimise käigus eraldatakse magnetiline maak mittemagnetilisest maagist .
Malmi tootmine pürometallurgilisel meetodil toimub kõrgahjudes. Kõrgahi on šahtahi kõrgusega üle 30 m ja läbimõõduga 7-8 m. Malmi tootmine kõrgahjus toimub pidevalt kuni remondini. Selline ahi annab kuni 5 miljonit tonni malmi aastas. Komponentide sulamisel voolab ahju alt välja kaks toodangut toormalm ja räbu. Malmi lastakse kõrgahjust välja 4-6 korda ööpäeva jooksul. Edasi läheb sulamalm, kas terasesulatamisahjudesse või valatakse metallvormidesse. Valumalm turustatakse kangidena.

1.1 Valgemalm

Kui malmis on grafitiseerivaid lisandeid (näiteks Si) vähe või on jahtumiskiirus suur, siis kulgeb kristalli-seerumine ebastabiilse Fe-Fe3C faasidiagrammi järgi ja grafiiti üldse ei eraldu. Niisugust malmi nimetatakse tema heleda murdepinna pärast valgemalmiks. Valgemalmi struktuuris (eelkõige pinnakihis ) on palju tsementiiti (peamiselt ledeburiidis) ja seetõttu on valgemalmist valandid suure kõvaduse tõttu raskesti lõiketöödeldavad. Valgemalmi struktuuriga valandeid kasutatakse tehnikas harval vajadusel, näiteks valtsirullide tarvis. Mõnikord peavad detaili teatud kohad olema kõvemad (kulumiskindlamad). Siis jahutatakse metallvormi neid kohti valamisel, et valand seal kiiresti jahtuks ja pinnakihis tekiks valgemalmi struktuur. Sellist malmi nimetatakse valgendatud malmiks. Näiteks võivad automootori nukkvõlli nukid olla valgendatud malmist.

1.2 Hallmalm

Selles malmis esineb süsinik grafiidina lehe või lille kujuliselt. Hallmalmi markeeritakse Cy4,Cy20,Cy45 kus arv malmi margis iseloomustab tõmbetugevust. Hallist malmist valmistatakse detaile valamise teel. Hallmalmi ei saa sepistada. Keevitada saab aga halvasti. Lõiketöötlemisel tekib palju metallitolmu. Tavaliselt on kristalliseerumisel tekkinud grafiit liblejas. Niisuguse grafiidiga malmi tema murdepinna hallist värvusest tulenevalt nimetatakse hallmalmiks. Liblegrafiit vähendab malmi tõmbetugevust ning eriti plastsust ( katkevenivus A on peaaegu null, sõltumata metalse põhimassi struktuurist). See-eest sõltuvad surve-tugevus ja kõvadus peamiselt metalse põhimassi struktuurist. Kuna hallmalmi struktuur kujuneb malmikristalliseerumisel ja valandi jahtumisel vormis, siis on hallmalm kõige odavam ja seda kasutatakse tööstuses laialdaselt. Hallmalmi metalne põhimassi struktuur võib olla perliit , perliit+ ferriit või ferriit. Vastavalt sellele nimetatakse malmi perliit-, ferriitperliit- või ferriithallmalmiks. Suurima tugevusega on perliithallmalm (nimeta-takse ka kvaliteetmalmiks). Kõigi libleja grafiidiga hallmalmide plastsus (sitkus) on aga väga väike – katkevenivus ei ületa 0,5%.

1.3 Keragrafiitmalm

Keraja grafiidiga malmid saadakse sulamalmi modifitseerimisel magneesiumi või tseeriumiga, mida lisatakse 0,1…0,2 massiprotsenti. Selel 1.38b on näha grafiidiosakestetüüpiline kuju keragrafiidiga malmis. Metalse põhimassi struktuur võib olla keraja grafiidiga malmil analoog -selt liblegrafiidiga malmiga kas ferriit, ferriit+perliit või perliit. Keragrafiit nõrgestab metalset põhimassi tunduvalt vähem kui pesaline või libleline ja seetõttu on keragrafiidiga malmid heade mehaaniliste oma-dustega. Keragrafiidiga malmide plastsus (katkevenivus A 15…20% ferriitsetel, 2…3% perliitsetel malmi-del) on tunduvalt suurem kui liblegrafiidiga malmil.

1.4 Kõrgtugevmalm

Kui hallmalmile lisada alumiiniumi või magneesiumi, siis tekivad kristalliseerumise tsentrid ning grafiit omab keeruka kuju. Niisugusel malmil on suur tugevus. Kõrgtugevast malmist võib valada väntvõlle, nukkvõlle, hammasrattaid jne.

1.5 Tempermalm

Kui valgest malmist valandeid kuumutada, siis valges malmis olev süsinik muutub perajaks grafiidiks. Kui kuumutamine toimub liiva sees, siis tempermalmi murdepind on valge. Kui aga pannakse musta rauaoksiidipurusse, siis saadakse must murdepind. Tempermalmidel on head mehaanilised omadused, kuid vajadus valandeid pikka aega lõõmutada (30…40 tundi ja isegi rohkem) teeb tehnoloogilise protsessi keerukaks ja malmi kalliks. See on termpermalmide suurim puudus. Tavaliselt valmistatakse tempermalmist valandeid seinapaksusega kuni 30…40 mm. Tänapäeval leiavad tempermalmide asemel kasutamist üha enam sulametalli otsemodifitseerimise teel saadud keragrafiidiga malmid. Tempermalmist valmistatakse sanitaartehnikas kasutatavaid ühendusdetaile ja masinate keresid.

Malmi kasutamine

Toidunõude valmistamine

Malmi on kasutatud juba sajandeid toidunõude valmistamisel tema hea kuumuskindluse tõttu. Malmist valmistatakse tihti haudepotte, panne, vokke, grille , küpsetusplaate. Tavaliselt on uued malmnõud kaetud roostetamist takistava läbipaistva kaitsekihiga, milleks võib olla näiteks vaha, mis tuleb aga enne kasutust kuuma küpsetusõli abil eemaldada. Ka küpsetamise ettevalmistamiseks tuleb roostekihi vältimiseks tavaliselt panni pinda mitu korda töödelda kuuma küpsetusõliga. Malmi võib katta ka erinevat värvi emailkihiga.

Küttesüsteemid

Malmist valatakse hoonete küttesüsteemidele radiaatorid , katlad ja pliidirauad.

Kanalisatsioon

Vanematel majadel on kanalisatsioonid toristikud tehtud malmist.

Vannid

Nõukogude Liidu ajal ehitatud kortermajades on pesuruumides kasutusel malmvannid.

Kokkuvõte

Malm on väga tähtis raud- süsinik sulam . Tal on väga palju erinevaid omadusi- nii halbu, kui ka häid. Malmi kasutatakse väga paljudes tööstustes ja ehitussektorites.

Kasutatud kirjandus

https://et.wikipedia.org/wiki/Mal m
http://opiobjektid.tptlive.ee/Materjaliopetus/enesekontrolliks3.html
https://sites.google.com/site/terased/2-mustad-metallid-ja-nendesulamid/2-1-malmid
http://eprints.tktk.ee/1787/1/Metallurgia.%20Malmi%20ja%20terase%20tootmine.mp4
10