SCB´s järnframställning del 2

Nu har jag äntligen kommit mig för att återuppta mina experiment med att tillverka eget stål. Några av er kanske minns mina första försök för en herrans massa år sedan
http://www.antracit.se/forum/index.php?option=com_smf&Itemid=223&topic=956.0

Den här gången gjorde jag en charge på 900 gram, i botten av degeln lade jag 5 gram grafitpulver och lite krossad bränd kalk.

http://www.antracit.se/cpg/albums/userpics/10076/setup.jpg

Jag har ännu inte kört någon analys på stålet så jag vet inte hur bra kolupptaget i smältan var.
I nästa experiment så skall jag använda kolpulver istället för grafit, kol har lättare att lösas i en smälta än ren grafit så det borde kunna bli ett bättre utbyte, nackdelen är att kol brinner lättare än grafit så risken är väl att allt kol brinner upp innan det har hunnit lösa sig i smältan.

Degeln placerades i ett oljefat som jag hade eldat ved i en stund innan, dels för att bli av med allt regnvatten, men även för att försöka hålla värmen på degeln så länge som möjligt medan stålet stelnar.

Så var det dags att tända. Tyvärr blev bilderna på själva reaktionen lite dåliga.

http://www.antracit.se/cpg/albums/userpics/10076/thermite01.jpg

Det hela var över på 5-6 sekunder och reaktionen låter ungefär som när man steker riktigt feta bacon.

Så här ser degeln ut ett par minuter efteråt.

Rakt ovanifrån, utan blixt.

http://www.antracit.se/cpg/albums/userpics/10076/thermite02.jpg

Med blixt

http://www.antracit.se/cpg/albums/userpics/10076/thermite03.jpg

Degeln var förvärmd till ca 2-300 grader innan reaktionen och förstärkt med najtråd

http://www.antracit.se/cpg/albums/userpics/10076/thermite04.jpg

Dags att ta ur götet.

http://www.antracit.se/cpg/albums/userpics/10076/thermite05.jpg

Resultatet! En klump järn/stål på 423 gram.

http://www.antracit.se/cpg/albums/userpics/10076/thermite06.jpg

Nästa steg blir att såga den mitt i tu och köra den i spektrometern för att se hur mycket kol smältan tog upp och om kolhalten är homogen. Eventuellt så polerar jag den och kollar kornstruktur och slagginneslutningar i mikroskop..

Per volym så är det i stort sett 50/50 men viktmässigt så är det ett gram Al på tre gram Fe2O3
Jag försöker köra med ett litet underskott av Al för att minimera halten av oreagerat Al i det färdiga stålet.

Det är reduktionen av järnmalm till järn som går på ett par sekunder.
I en vanlig masugn använder man ju kol för att ta bort syret som är bundet till järnet i malmen.
Två molekyler järnmalm reagerar med tre kolatomer och bildar fyra järnatomer och tre koldioxidmolekyler.
2Fe2O3 + 3C=> 4Fe + 3CO2
(OBS. Grovt förenklad processbeskrivning av masugnen)

Det krävs en viss mängd energi för att spjälka Fe2O3 till järn och syre och det avges en del energi när kol och syre reagerar, när det gäller reduktion med kol som i en masugn så är denna reaktion är endoterm, d.v.s det går åt mer energi att hålla reaktionen vid liv än som friges när kolet och syret reagerar.
Om man istället byter ut kolet mot något ämne som är mer reaktivt, t.ex aluminium så kommer reaktionen att bli exoterm, man får ett väldigt överskott av energi i form av värme.
Fe2O3 + 2Al -> 2Fe + Al2O3
Energin som frigörs när aluminiumet reagerar med syret räcker gott och väl till att hålla reaktionen igång av sig själv. Och ju varmare det är desto snabbare går reaktionen.
I den traditionella masugnsprocessen så använder man ju en del av kolet till att alstra den värme som behövs för att reaktionen skall kunna fortlöpa.

För att tända blandningen så måste man övertala malmen om att släppa sina syreatomer och detta sker i detta fallet runt 1200oC, när väl reaktionen är i gång kommer temperaturen att nå upp till ca 2500oC jämfört med den kalla och långsamma masugnsprocessen som bara kommer upp i 14-1500 grader som mest.



Hoppas att jag kunde förklara utan att det blev ännu rörigare..

Ju fler siffror desto bättre!!

Klart man gör det på tomten! I alla fall om tomten man bor på är planlagd som industriområde!!

Nu har jag fått klumpen analyserad.

1% C
1.9% Si
0.25% Al
0.0097% P
0.0077% S

Kolhalten var hel Ok. Jag hade räknat med ca 0.8% men eftersom jag inte fick plats med all termitblandning i degeln så blev den lite fel proportioner. Men det gör inte så mycket 1 procent kol är också bra!