Шойынның түзілуі

Пештің барлық көлемінде тотықсызданатын темір қатты күйде алынады, себебі оның балқу температурасы (1535^○С) домна пешіндегі температурасынан жоғары болады, бұл кезде шикіқұрамның қатты кесектерінен тотықсызданған темір қатты губка түрінде алынады. СО мен көміртегінің жоғалымы кезінде губкалы темір көміртегіні ерітеді. Бұл үрдіс 400 - 600^○С температурада қарқынды дамиды және катализатор болып саналатын губкалы темір бетінде СО - ның құлауы жүреді (2СО = С + СО₂) және бөлінетін шөгінді көміртегі келесідей ерітінді түзіп, темірге өтеді: Fе + С = [С].

Көміртектену шамасына қарай темірдің балқу температурасы төмендейді, ал оның өзі аса жоғары температура аумағына түседі. Белгілі бір уақытта, көміртектенген темірдің балқу температурасы пештегі температурамен теңескен кезде темір балқиды, кокс кесектерінің арасымен көрікке ағып түседі. Сұйық күйінде темір одан да қарқынды көміртектене түседі - коксты тамшымен байланысу кезінде және қорытпаның көріктегі кокспен байланысуы кезінде кокстың металда еруі жүзеге асады.

Қозғалыстағы металл тамшылары және бөліктері сұйық темірге аздаған мөлшерде пештің әр бойлықтарында өзге тотықсызданған элементтер де (кремний, марга­нец, фосфор және кей жағдайда ванадий, мышьяк, хром, никель, мыс), сонымен қатар күкірт өте бастайды. Темірдің көміртегімен және өзгеде элементтермен қорытпасы көрікте жиналады.

Осылайша, сұйық тотықсызданған темірден шойынның түзілуі оның көміртектенуіне, балқуына, және онда өзге де тотықсызданған элементтердің еруіне негізделген (әдетте бұл марганец, кремний, фосфор және күкірт).

Шойындағы көміртегінің нақты құрамы көрікте анықталады, ол реттеуге келмейді және шойын мен оның қорытпаларының температурасына тәуелді.

Марганец пен хром, карбидтүзуші элементтер сияқты шойындағы көміртегі мөлшерінің артуына алып келеді.

Кремний, фосфор және күкірт темірмен силицидтер, фосфидтер және сульфидтер түзеді, олар темір карбидіне қарағанда берік байланыстар түзе отырып, шойында көміртегі мөлшерінің төмендеуін туғыза отырып, оны бұзады. Шойын температурасының ұлғаюы онда көміртегі мөлшерінің артуына алып келеді. Қазіргі таңдағы домна балқытуында шойындағы көміртегінің жуық шамасын келесі формуламен анықтауға болады:

С = 4,8 + 0,03Мn - 0,27Si - 0,32Р - 0,032S.

 

Қайта өңделетін шойындарда көміртегінің мөлшері әдетте 4,4 - 4,8%, құймалыда - 3,5 - 4%, ал ферромарганецте - 7%. Шойынның көріктегі температурасы: 1400 - 1500^○С.

Бақылау сұрақтары:

1. Тотықсыздану үрдісі неге негізделген?

2. Неліктен гидратты ылғалдың бөлінуі балқуға әсер етпейді?

3. Тікелей тотықсызданудың жанамадан айырмашылығы қандай?

4. Темірдің тотықсыздану үрдісін сипаттаңыз.

5. Марганецтің тотықсыздану үрдісін сипаттаңыз.

6. Кремнийдің тотықсыздану үрдісін сипаттаңыз.

Глоссарий:

 

1. Жылу алмасу - әлдеқайда жылы денеден әлдеқайда салқын денеге жылу энергиясының берілуінің физикалық үрдісі.

2. Ылғал - бір нәрседегі сұйықтық, су немесе оның булануы.

3. Шойын - 2,14% - дан көп емес құрамды көміртегімен темірдің қорытпасы.

4. Қайта өңдеу үрдісі - шойыннан болат алу үрдісі.

 

Блиц - тест:

Нұсқа

 

1. Көріктен алыстаған сайын пештегі температура қалай өзгереді?

a) 1400 - 1600 - дан 200 - 350^○С - қа дейін төмендейді

b) 1500 - 1600 - дан 500 - 750^○С - қа дейін төмендейді

c) 1600 - 2000 - нан 100 - 200^○С - қа дейін төмендейді

d 400 - 600 - ден 2000 - 3500^○С - қа дейін жоғарылайды

e) 200 - 300 - ден 1000 - 1500^○С - қа дейін жоғарылайды

 

2. Гидратты ылғалдылық қандай жағдайда пайда болуы керек?

a) Шикіқұрамды қыздырғанда

b) Пешке темір кенін енгізгенде

c) Газдардың қызуы кезінде

d) Қождың балқуы кезінде

e) Отынның жануы кезінде

 

3. Қыздыру кезінде карбонаттар қалай ыдырайды?

a) CO мен металл тотығына

b) С мен металл тотығына

c) CO₂ мен металл тотығына

d) O₂ мен металл тотығына

e) CO₂ мен металға

 

4. Темір тотықтарының тотықсыздану заңдылығы:

a) Fе - FеО - Fe₂O - Fe₂О₃

b) FеО - Fе₂О - Fe₂O₃ - Fe

c) Fе₂О₃ - FеО - Fe₂O - Fe

d) Fе₂О₃ - Fе₂О - FeO - Fe

e) Fе₂О - Fе₂О₃ - FeO - Fe

 

5. FeO тотығы қандай температурада тұрақсыз?

a) 570^○С - тан жоғары

b) 680^○С - тан жоғары

c) 398^○С - тан жоғары

d) 273^○С - тан төмен

e) 570^○С - тан төмен

 

6. Қандай тотықсыздану жанама деп аталады?

a) Газбен

b) Сұйықтармен

c) Көміртегімен

d) Кремниймен

e) Марганецпен

 

7. Домна пешіндегі темірдің тотықсыздану дәрежесі қандай?

a) 0,55 - 0,58

b) 0,98 - 0,995

c) 0,96 - 0,98

d) 0,99 - 0,998

e) 0,96 - 0,97

 

8. Қайта өңделетін шойыннан құймалы балқытуға пештің ауысуы неге негізделген?

a) Кокс шығыны әдеттегімен салыстырғанда 10 - 20% - ға үлкен болғанда

b) Кокс шығыны әдеттегімен салыстырғанда 10 - 15% - ға үлкен болғанда

c) Кокс шығыны әдеттегімен салыстырғанда 15 - 20% - ға үлкен болғанда

d) Кокс шығыны әдеттегімен салыстырғанда 20 - 25% - ға үлкен болғанда

e) Кокс шығыны әдеттегімен салыстырғанда 25 - 30% - ға үлкен болғанда

 

9. Қайта өңделетін шойынды балқыту кезіндегі марганецтің тотығу дәрежесі:

a) 25 - 35%

b) 35 - 45%

c) 45 - 55%

d) 55 - 65%

e) 65 - 75%

 

10. Темір фосфаты қандай температурада тотықсызданады?

a) 500 - 600^○C

b) 600 - 700^○C

c) 800 - 900^○C

d) 800 - 900^○C

e) 900 - 1000^○C

 

Нұсқа

1. Кокстағы гидроскопиялық ылғалдың үлесі қандай?

a) 0,5 - 1%

b) 0,5 - 2%

c) 0,5 - 3%

d) 0,5 - 4%

e) 0,5 - 5%

 

2. Гидратты ылғалдың қоңыр теміртаспен байланысының ыдырауы қандай температурада жүзеге асады?

a) 100 - 200^○С

b) 200 - 400^○С

c) 300 - 500^○С

d) 400 - 1000^○С

e) 1000 - 2000^○С

 

3. Қандай температурада келесі реакция жүреді: СО₂ + С = 2СО?

a) 500^○С - тан төмен

b) 1000^○С - тан төмен

c) 1000^○С - тан жоғары

d) 1500^○С - тан жоғары

e) 2000^○С - тан жоғары

 

4. Қандай тотықсыздануды тікелей тотықсыздану деп атаймыз?

a) Сутегімен

b) Көміртегімен

c) Оттегімен

d) CO

e) CO₂

 

5. Домна атмосферасындағы сутегі мөлшері қандай?

a) 8 - 12%

b) 12 - 15%

c) 18 - 22%

d) 22 - 23%

e) 28 - 32%

 

6. Табиғи газ немесе мазут қолданбай жұмыс жасайтын пештерде тура тотықсыздану дәрежесі қандай?

a) 20 - 30%

b) 40 - 60%

c) 60 - 65%

d) 70 - 80%

e) 80 - 90%

 

7. Марганецтің тотықсыздану заңдылығы:

a) МnО₂ - Мn₂О₃ - Мn_ЗО₄ - МnО - Мn

b) МnО₂ - Мn₃О₄ - Мn₂О₃ - МnО - Мn

c) МnО - МnО₂ - Мn₃О - Мn₂О₃ - Мn

d) МnО₂ - Мn₂О₃ - Мn₃О₄ - МnО

e) МnО₂ - Мn₃О₄ - МnО - Мn₂О₃ - Мn

 

8. Кендерде кремний негізінен қандай түрде кездеседі?

a) Темір силикаттары

b) Кальций силикаттары

c) Аралық құрамдағы силикаттар

d) Крем­незем

e) Оливиндер

 

9. Төменде көрсетілген химиялық элементтердің қайсысы ең аз тотықсыздану дәрежесіне ие?

a) Cu

b) Ca

c) Ni

d) Ti

e) Mn

 

10. Көріктегі шойын температурасы қандай?

a) 1300 - 1400^○С

b) 1400 - 1500^○С

c) 1500 - 1600^○С

d) 1780 - 1800^○С

e) 1800 - 1900^○С

 

Дәріс 4