JF302: Material Technology, Chapter 3

CHAPTER 3 :
IRON AND STEEL
PRODUCTION

© Mechanical Engineering Department

CHAPTER 3 : IRON AND STEEL PRODUCTION

JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1

1

Types of Iron Ore

2

Characteristics of Iron Ore

3

Iron Production Process

4

Steel Production Process



 besi

adalah unsur dalam jadual berkala yang
mempunyai simbol Fe dan nombor atom 26

 besi

adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi
dan jarang dijumpai dalam keadaan unsur bebas

 besi

merupakan logam utama dan paling banyak
penggunaannya

 sifat-sifat

fizikalnya boleh diubahsuai

 harganya

murah dan mudah didapati

 kebanyakan

besi yang digunakan tidak berada
dalam keadaan tulin



 batuan

yang mengandungi mineral-mineral besi
dan unsur-unsur lain

 terdiri

daripada sebatian atau unsur-unsur lain
seperti oksida, sulfida, belerang, silikon dan
sebagainya

 mempunyai

warna yang berbeza-beza

 merupakan

bahan utama dalam pengeluaran besi

jongkong
 ianya

tidak berada dalam bentuk tulin



 mempunyai

40% - 65% kandungan besi

 merupakan

bijih besi yang terbanyak sekali

didapati
 berwarna

hitam coklat hingga kemerah-merahan


 mempunyai
 didapati


72.4% kandungan besi

dalam bentuk tanah atau batu- bata

 mempunyai
 berwarna

sifat-sifat magnet

kehitam-hitaman


 mempunyai


kandungan besi sebanyak 50% dan
50% belerang

 warnanya
 didapati

agak keemasan

dalam bentuk hablur



 mengandungi

besi sebayak 20% - 55% dan
kandungan air sebanyak 40%

 warnanya

adalah kuning coklat, tetapi apabila
air dikeluarkan ianya akan bertukar warna bijih
hematit


 mempunyai
 warnanya

25% - 30% kandungan besi

kemerah-merahan atau kehitam-

hitaman
 diperolehi


dalam bentuk batu-bata


 mempunyai


kandungan besi kurang daripada
30% dan selainnya kandungan karbon dan
fosforus

 Warna

bijihnya kelabu


 mempunyai


kandungan sulfur sebanyak 50%

 berwarna

keemasan

 diperolehi

dalam bentuk batu-bata


 mempunyai


50% kandungan silikon
 boleh dibahagikan kepada beberapa jenis iaitu
kamosite, stillprunit, gururite dan minnesotite


 mempunyai
 berwarna
 boleh


kandungan besi sebanyak 30%

coklat kekuning-kuningan

dikelaskan mengikut jenis `gauge' yang
wujud iaitu sama ada `gauge' yang kaya dengan
silika atau yang kaya dengan kalsium oksida
(CaO)



1. Gred
- mengandungi sebanyak mungkin oksida besi
2. Kepadatan
- tidak terlalu padat atau terlalu rapuh.
3. Ketulenan
- mempunyai kandungan bahan asing yang serendah
mungkin
4. Keseragaman
- mempunyai komposisi yang seragam dari sekelompok
ke sekelompok yang lain



Step 1 :
Concentration

Step 2 :
Calcination

Step 3 :
Smelting

The ore is crushed in
crushers and is broken
to small pieces. It is
concentrated with
gravity separation
process in which it is
washed with water to
remove clay, sand ,
etc.

The ore is then heated
in absence of air
(calcined). This
results in
decomposition of
carbonates into oxides
and then ferrous oxide
is converted into Ferric
Oxide.

The concentrated ore is
mixed with calculated
quantity of coke,
limestone and the
mixture is put in the
Blast Furnace from
top.

FeCO3 → FeO + CO 2
4FeO + O 2 → 2Fe 2 CO3





Blast furnace consists of a vertical steel shell ~100 ft high &
~ 21 ft dia and lined with refractory material.



It has a charging arrangement (Bell & Cone) at the top. Raw
material is charged by a skip car through this charging
mechanism into the blast furnace.



It has a means of running off Pig iron & Slag at the bottom.



Air is blown in near the bottom of the furnace. This forced
draught increases the speed of combustion & maintains the
necessary high temperature.



Cooling water is circulated around the Bosh area in order to
protect the furnace from high temp.



 bahan

mentah dibawa ke bahagian atas relau dengan
menggunakan kereta penangkut

 ia

dimasukkan ke dalam relau melalui pengagih
bergerak dan melalui penggunaan loceng

 loceng

gas

ini berfungsi utk mengawal kehilangan beban

 udara

panas yang berterusan disemburkan melalui
sebilangan bukaan yang dipanggil `TUYER'

 dandang

digunakan untuk memanaskan udara
sehingga 1100 oC



 udara

disejukkan dan gas panas mengalir secara
berulang-ulang pada arah yang bertentangan
melalui dandang

 untuk

membekalkan semburan panas yang
berterusan, setiap relau mempunyai beberapa
dandang yang bekerja secara bergilir-gilir

 besi
 besi

dikeluarkan dari relau setiap 2 jam

lebur dan sangga di keluarkan berasingan
melalui lubang penirusan di bahagian bawah



bijih besi + arang kok + batu kapur + udara

besi + sangga + gas

pembakaran

karbon dalam arang kok dengan
oksigen dalam semburan udara
reduksi oksida kepada besi
memfluskan `gauge' bijih besi dan abu dengan
menggunakan batu kapur.


 modal


dan kos operasi yang tinggi

 pengawalan

komposisi besi adalah agak

lemah
 relau

kecil yang menggunakan arang kok
adalah tidak cekap



 Untuk

menghasilkan satu tan besi jongkong, kita
memerlukan bahan mentah seperti berikut :

2 tan bijih besi + 1 tan arang kok+ 1/2 tan batu kapor

1 tan besi
* Bahan mentah ini mestilah dicampurkan semua sekali


 digunakan


untuk melebur bijih besi untuk
dijadikan besi jongkong.
 besi jongkong mengandungi 93% besi tulin, 3%
- 5% karbon, silika, belerang, fosforus dan
manggan.
 bahan utama untuk membuat besi tuang, besi
tempa dan keluli.
 sangga digunakan untuk membuat jalan raya
dan blok bangunan.


Di permulaan, ia adalah BESI...

emudian, ia menjadi BESI TUANG...

...akhirnya, KELULI



 merupakan


logam yang sangat berharga

 jenis

logam yang paling banyak dan meluas
digunakan

 dihasilkan

melalui proses pengoksidaan yang
mengurangkan jumlah karbon, silikon, mangan,
forforus dan sulfur di dalam campuran besi
jongkong lebur dan keluli sekerap



1. Dalam bidang pembinaan
jambatan dan bangunan .....

2. Dalam sektor automotif ....

3. Untuk kegunaan harian :
tin, periuk, bekas dll





ia menggunakan oksigen tulin



boleh bergerak secara mengufuk dan menegak

semasa

keadaan condong, relau diisi dengan besi cair
dan 30% besi sekerap
semasa

keadaan tegak, pancutan oksigen dengan
kelajuan tinggi dihala kepermukaan kandungan cairan
Oksigen

ini disejukkan dengan menggunakan air


 Sebahagian


karbon ditukar menjadi oksida berbentuk gas

 Sangga

terhasil apabila oksida bertindakbalas dengan
batu kapor

 relau

dicondongkan ke kedudukan mengufuk untuk
mengeluarkan keluli lembut lebur

 relau
 dapat

diterbalikkan untuk mengeluarkan sangga

mengeluarkan keluli yang bermutu tinggi dengan
cepat iaitu 80 tan sejam



 mempunyai

keupayaan yang tinggi serta mudah
untuk dikendalikan

 penggunaan
 sesuai

kadar oksigen yang rendah

untuk peningkatan gred bagi keluli

 menggunakan

oksigen asli yang dibekalkan

secara jet
 mengeluarkan

120 tan keluli dalam masa 4 jam.





mempunyai bentuk melekung seperti sebuah selinder
cembung



diperbuat daripada keluli dan disaluti dengan bata yang
kalis haba



Penutupnya boleh dialihkan dan terdapat tiga laluan atau
bukaan yang mana elektrod karbon boleh digerakkan
dengan bebas



menggunakan penyejuk yang melalui saluran tembaga di
luar relau



1. Pengecasan
 bahan

cas yang mengandungi sekerap keluli, pig iron,
besi oksida dan kapur dimasukkan ke dalam relau

 arus

elektrik dialirkan ke elektrod karbon untuk
membekalkan arka elektrik



2. Peleburan
arka

elektrik dengan haba yang tinggi akan meleburkan
bahan cas beroksigen
silikon,

mangganes dan fosforus mula teroksid dan bercampur
dengan kapur untuk membentuk sangga asas
tiada

logam yang hilang kerana elektrod karbon yang terbakar



3. Pengasingan
perpindahan

fosforus bergantung kepada sangga asas dalam

kalsium oksida
kapur,

flourospar dan besi oksida dicampur untuk membentuk
sangga yang bertindakbalas dengan bendasing
keluli
FeS

berkomposisi yang dikehendakki terbentuk

+ CaO + C

CaS + Fe + CO



4. Pengakhiran
Keluli

dioksidakan menggunakan aluminium,
Silikon atau Ferro-Mangganes
Untuk

Ferro-

mengambil keluli, sangga dikait atau dituang daripada
permukaannya dahulu kemudian diasingkan atau dialirkan
melalui lubang/saluran keluar dengan mencondongkan relau





perpindahan atau perubahan sulfur adalah bersesuaian.



pembakaran dapat dikawal dan diatur dengan lebih
berkesan.



tiada gas pengoksidaan menghasilkan keluli berkualiti
tinggi.



suhu boleh dikawal dengan tepat.



penambahan elemen aloi boleh dibuat dengan betul.



relau ini bebas dari kekotoran dan asap.



1. Terangkan secara ringkas TIGA (3) jenis bijih besi yang
terdapat di permukaan bumi.
2. Sebutkan TIGA (3) jenis relau untuk menghasilkan
pengeluaran bahan tersebut.
i. Besi.
ii. Keluli.
3. Apakah bahan cas yang dimasukkan ke dalam relaurelau berikut :
i. Relau Bagas.
ii. Relau Arka Elektrik.

JF302: Material Technology, Chapter 3

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

More from Asraf Malik

More from Asraf Malik (16)

Recently uploaded

Recently uploaded (11)

JF302: Material Technology, Chapter 3