Руданы балқытуға дайындау

АЛҒЫ СӨЗ

 

Қоғамдағы нарықтық қатынастардың дамуының қазіргі жағдайында машина жасаудағы техникалық прогрестің бірден-бір маңызды факторы өндірістің технологиясын жетілдіру болып саналады. Өндірісті түбірлі қайта құру ең жетілдірілген еңбек құралдарын жасау, негізінде жаңа технологияларды пайдалану нәтижесінде мүмкін.

Кез-келген өндірісті дамыту мен жаңарту қазіргі кезде оның автоматтандырылуымен, робототехникалық кешендерді құрумен, есептеу техникасын кеңінен пайдаланумен, сандық бағдарламамен басқарылатын станоктарды қолданумен байланысты. Осылардың бәрі басқа­рудың автоматтандырылған жүйелерін құруға, технологиялық процестер мен өңдеу тәртіптерін тиімділеуге, икемді автоматтандырылған кешендер құру мүмкіндіктерін туғызуға негіз болып саналады.

Ғылыми-техникалық прогрестің мүмкін бағыт-тарына сонымен қатар жаңа конструкциялық материалдарды жасау мен кең пайдалану жатады.

Машиналар мен жабдықтардың конструкцияларын жасауда, тәжірибе жүзінде олардың берілген сипаттамаларын және экономикалық көрсеткіштерін есепке алғандағы жұмысының сенімділігін қамтамасыз етуде, инженер машиналардың бөлшектерін жасаудың және оларды құрастырудың әдістерімен сенімді басқаруы керек. Бұл үшін ол терең технологиялық біліммен қабілетті болуы керек.

"Конструкциялық материалдар технологиясы" пәнінің тақырыбы болып, дайындамалар мен машина бөлшектерінің пішінін қалыптасуының өнеркәсіптегі қазіргі ұтымды және кең таралған прогрестік әдістері саналады. Оқу құралының мазмұны металдардың негізгі, іргелі әдістерінің бірлігі негізінде берілген: құюдың, қысыммен өңдеудің, пісірудің және кесумен өңдеудің. Бұл әдістер металдардың қазіргі технологиясында дәстүрлі және олардың қосылуы мен өзара сіңісуінен пайда болған жаңа технологиялық процестердің көптігімен сипатталады.

Технологиялық процестердің жазылуы олардың физикалық мәніне негізделген және материалдардың кұрылысы мен қасиеттері туралы мәліметтер алдын ала ескеріледі. Бұл білімдердің кешені технологияны оқуға әр жақты тәсілді қамтамасыз етеді. Пән бағдарламасына сәйкес оқулық металдардың рудадан алынуы мен олардың берілген пішіні және қасиеттерімен дайын бөлшектерге дейін одан арғы өңделуі қисынды тізбекпен және байланыста жазылған. Қазіргі технологиялық процестердің жазылуына оларды механикаландыру мен автоматтандырудың негізгі бағыттары баяндалған.

Оқулықтың соңғы беттерінде белгілі төрт үлгіні (ашық, жабық, сәйкестік пен жүйелілікке) қолдана отырып, берілген мазмұны бойынша тестік тапсырмалар келтірілген. Ол студенттерге, бакалаврларға өз білімін тексеруге немесе оқытушыға студенттердің білім деңгейін машинасыз және автоматтандырылған түрде бақылауды ұйымдастыруға мүмкіндік береді.

 

 

Бірінші бөлім

АРА ЖӘНЕ ТҮСТІ МЕТАЛДАРДЫ

НДІРУ НЕГІЗДЕРІ

Қазіргі уақытта техникада конструкциялық материалдар ретінде металдар мен қорытпалар (90%) және металл емес материалдар (пластмассалар, композициялық материалдар, резеңке т.б.) пайдаланылады. Сондықтан басты назар металдар мен қорытпаларға бөлінетін болады.

Қазіргі техника үшін айырықша бағалы және маңызды металдардан жер қыртысында көп мөлшерде тарағандары шамалы: 8,8%-ке дейін алюминий, 4,65% -темір, 2,1%-магний, 0,65%-титан.

Басқа металдардың мөлшері өте аз және проценттің жүз бөлігімен бағаланады.

Металдардың әр түрлі физика-химиялық пайдалы қасиеттерімен қосылыстар түзуге қабілетті қорытпалар алуға қолайлы жағдай туғызады. Тәжірибе жүзінде 10 мыңнан аса қорытпалар пайдаланылады.

Металдық бұйымдар көп мыңдаған жылдар кейін алғашқыда металдарды салқын күйінде өңдеу жолымен, ал сонан соң темірді соғу тәсілімен жасала бастады. Индияда мысты қорыту тіпті біздің заманымызға дейінгі VІІ-XІ ғ. іске асырылғаны, қалайы мен қорғасын - б.з.д. ІV-ІІІғ., ал б.з.д. ІІ ғ. ортасынан бастап Орталық Евразияда қоладан (мыс пен қалайының қорытпасы) жасалған бұйымдар кең пайдаланыла бастағаны белгілі. Ежелгі Ресейде тіпті Ярослав Мудрыйдың уақытында әскери жасақтар орыс шеберлерінің қолымен жасалған металл қарумен пайдаланған.

 

Шойын өндірісі

 

Металл мен қорытпалар өндіру үшін материалдар

 

Отын. Кокстелетін көмір өлшемі 3 мм - ге дейін ұсақталып арнаулы қондырғының көмегімен кокстеу камерасы салынады. Көмірді 1000⁰С температураға дейін қыздырып 14,5 – 16 сағат ұстағанда, оның құрамындағы ұшқыш заттар бөлініп шығады да, қуысталып кокске айналады. Процесс аяқталғаннан соң итергіш арқылы дайын кокс төгіліп судың жәрдемімен суытылады.

Кокстеу камерасы ұзындығы жуықтай 15 м, ені 0.4- 0.56 м, биіктігі 5 м дейін параллелопипед тәрізді етіп жасалып, екі жағынан қыздырылады. Осындай 40-70 камералар жиынтығы кокс батареясын құрайды. Батарея өнімділігі тәулігіне 1500 тоннаға дейін барады. Кокстың орташа құрамында 80-88% С, 0,5-1,8% S, 8-12% күл болады. Жалпы өндірілген кокстың 25 мм -лік және одан ірі түйіршіктері домна пештерінде жағылады.

Мұнайды құрғақ айдау арқылы одан бензин, газойль сияқты заттар алынғаннан кейінгі қалдық мазут деп аталады. Мазуттың құрамы: 84-88%С, 10-12% Н₂, 0.3 -0.5% S.

Газ тәрізді отынның табиғи түріне табиғи газ, ал жасанды түріне кокс, генераторлық және домна газдары жатады.

Отқа төзімді материалдар. Металл өндірудің барлық процестері 1200-2273⁰ К (1473-2000⁰), кейде бұдан да жоғары температурада жүреді. Сондықтан металл қорыту үшін осындай температураға шыдай алатын материалдар алу керек. Жоғары температурада бүлінбей, өзінің физика-химиялық қасиетін сақтай алатын заттарды отқа төзімді материал деп атайды.

Қара және түсті металлургияның балқыту агрегаттары мен қыздыру қондырғыларының ішкі жағы осындай отқа төзімді материалымен астарланады.

металлургия өндірісінде көп тараған материалдар химиялық және минералогиялық құрамына байланысты қышқылды, алюмосиликатты, негізді және бейтарап материалдар болып бөлінеді.

Отқа төзімді қышқылды материалдар тобына динас пен кварц құмы жатады. Династан жасалған бұйымдардың түріне байланысты олардың құрамында 92-95% SiО₂ болады, оладың отқа төзімділігі 1700⁰С.

Металлургия өндірісінде шамот, молглиноземді және көміртегілі бейтарап кірпіштері пайдаланылады.

Шамот каолин мен отқа төзімді сазбалшық қоспасын күйдіру арқылы алынады. Бұл материалдардың құрамында 30-40% Аl₂О₃ және 50-60% SiО₂болады, түріне байланысты шамоттың отқа төзімділігі 1580-1700⁰С). Молглиноземді отқа төзімді материалдар құрамында 45%-тен астам Аl₂О₃ болады, отқа төзімділігі 1770-2000⁰С.

Құрамында 92%-ке дейін графит түрінде көміртегі бар материалдар домна пешінің табанын және алюминий алу үшін электролизді ваннаны астарлауға қолданылады, отқа төзімділігі 2000⁰С-дан асады.

Негізді отқа төзімді материалдар тобына магнезит пен доломит жатады. Магнезитті MgСО₃ тау жынысын өңдеу арқылы алады. Магнезит материалдардының құрамында магний Mg мөлшері 90% астам болады.

Флюстер –шихта құрамындағы бос жыныс, отын күлі мен зиянды қоспаларды қожға айналдыру мақсатымен домна пешінің шихтасына қосылатын затар. Кейде флюс шихтаға белгілі құрамы мен қасиеті бар қож алу үшін қосылады. Флюс ретінде тұтас СаСО₃ немесе доломиттелген әктас (nСаСО_{3 *} mMgСО₃ ) қолданылады.

 

Руданы балқытуға дайындау

 

Шойын алудың технологиясы руданы балқытуға дайындаудан және домна процесінен тұрады. Домналық балқытудың алғашқы материалдары қатарына темір мен марганец рудалары, флюс, отын және ауа жатады. Руданың сапасы ондағы металл мөлшерімен (темір рудаларында орташа есеппен 40-50% Fe), зиянды қоспалардың (S пен Р) қатысуымен және рудадан металдың айырылуын қамтамасыз ететін бос жыныстың қасиеттерімен анықталады. Рудалық, минералдық үлгісіне қарай рудалар мынандай негізгі түрлерге бөлінеді: қызыл теміртас Fe₂O₃ (гематит, темірдің сусыз тотығы)-70% дейін Fe; магнитті теміртас Fe₃О₄ (магнетит, темірдің магнитті тотығы)-72,4% дейін Fe; қоңыр теміртас nFe₂О₃mH₂О (темірдің сулы тотығы) - 52-66% Fe; темірлі кварциттер (магнетит, немесе гематит)-35-40% Fe; титанды магнетиттер Fe₂О*TіО₂ (ильменит-15-20% Fe).

Қазіргі уақытта шойын қорыту үшін темір рудаларының 95% алдын-ала дайындалады, ал қалған 5% өңдеусіз пайдаланылады. домна пешінде қорытылатын руданың химиялық құрамы мен бөлшектерінің өлшемі белгілі мөлшерде болуы керек. Осы талапты қанағатандыру үшін, руда қорытылмастан бұрын көптеген дайындықтан өтеді. Рудаларды дайындау үшін ұсақтау, іріктеу, байыту, агромерациялау және шекемдеу сияқты кешенді жұмыстар орындалады.

Байыту. Кеннен қазып алынған руда кесектері ірі болғандықтан, оларды арнайы қондырғыларда ұсақтайды. Темірге кедей рудалардың құрамындағы темірдің мөлшерін арттырып, бос жынысты айыру үшін ұнтақталған руда сеперациялық немесе флотациялық әдіспен байытылады. Магниттік қасиеті бар темір рудасы сеперациялық, ал магниттік қасиеті жоқ рудалар флотациялық әдіспен байытылады.

Агломерация. Руданың майда түйірлерін біріктіру мақсатымен оны жоғары температурада кесектендіру процесі агломерация, ал күйебіріктірілген өнім агломерат деп аталады.

Күйебіріктірудегі шихтаның негізгі компоненттері болып саналады, %:

-8-0 мм ірілігімен темірқұрамды материалдар

(руда, концентрат, колошник шаңы)................................................40-50;

-2-0 мм ірілігімен әктас немесе доломиттелінген әктас.................15-20;

-10-0 мм ірілігімен қайтарылған өнім (ұсақ агломерат)..................20-30;

-3-0 мм ірілігімен қатты отын (кокс).................................................4-6;

-ылғал....................................................................................................6-9.

агломерациялау үшін бұл компоненттерді араластырып агломерациялық машинаның белгілі жылдамдықпен бір қалыпты қозғалып тұратын лентасына қалыңдығы 250-350 миллиметр болатындай бір тегіс қабат етіп төгіп, машинаның ұстіңгі жағына орналастырылған газ шілтерінің жәрдемімен 1200-1300⁰С -қа дейін қыздырады.

Лентаның үстіңгі жағында шамалы вакуум туғызылады. От пен ауаның құрамындағы оттегінің кокспен қосылып, шихтаның төменгі қабатынан жоғарғы қабатына қарай жануының әсерінен шихтаның жану қабаттарының температурасы 1500⁰С-қа жетеді. Осы температурада шихтадан ылғал бөлініп, күкірт буға айналып ұшып кетеді де, темір тотығы және руданың майда түйірлері бірігіп, содан агломерат түзіледі. Дайындалған агломерат машинаның арт жағына орналастырылған қалбырға түсіп, одан лентаға тиеліп домна цехына тасымалданады.

агломерациялық машинаның жұмыс өнімділігі оның лентасының ауданына байланысты, қазіргі агломерациялық машиналар тәулігіне 1500-10000 т агломерат өңдеп шығара алады.

Концентраттарды және тым ұсақ отынды, домна шаңын, әктасты біріктіру процесі ш екемдеу (кесектендіру) деп аталады. Келтірілген компоненттерді ылғалдап барабанда айналдыру әдісімен диаметрі 10-20 мм шарик тәріздес окатыштар өндіреді, бұлар жоғары қаттылыққа ие болуы үшін 1200-1350⁰С-та күйдіреді. Осындай окатыштарды пайдалану домна пешінің өнімділігін арттырып отын шығынын азайтады.

Домна процесі

 

Домна процесі пештің түрлі бөліктерінде жүретін мынадай химиялық реакциялардан тұрады: кокстың жануы, шихтаның ыдырауы мен ұшқыш газдардың бөлінуі, темірдің тотықсыздануынан басқа тотықсыздану реакциялары, тотықсызданған темірдің көміртектенуі, қождың түзілуі мен балқуы.

Кокстың жануы. Фурма саласында ауа мен шихтаның құрамындағы оттегі көміртегімен қосылып, мынадай, реакция жүреді, яғни кокс жанады:

С + О₂ = СО₂ + Q

Бірақ жоғары температураның әсер ету және кокс көміртегінің болмауы нәтижесінде СО₂ тұрақсыз күйде болады, сондықтан көміртектің соңғы жану реакциясы былай жазылады:

2С + О₂ = 2СО + Q

Реакциялардың нәтижесінде түзілген газдар (СО, Н₂) шихтамен әрекеттесіп, оны ыдыратады.

Темірдің тотықсыздануы. Темір екі түрлі жолмен: жанама және тура тотықсыздану реакциялары бойынша тотықсызданады. Темірдің көміртегі мен сутегі арқылы тотықсыздануын жанама (тотықсыздану), ал көміртегі арқылы тотықсыздануын тікелей дейді. Темірдің жанама тотықсыздануы 570⁰С-тан жоғары температурада мына реакциялар бойынша жүреді:

3Ғе₂О₃ + СО = 2Ғе₃О₄ +СО₂ + Q

Ғе₃О₄ + СО = 3ҒеО +СО₂ – Q

ҒеО + СО = Ғе +СО₂ + Q

Температура 950-1000⁰С-тан асқанда жанама тотықсыздану реакцияларының жүруі нашарлап, темір тікелей тотықсыздану реакциялары бойынша түзіледі. Жанама тотықсыздану реакциялары бойынша темір ҒеО кейде Ғе-ге дейін тотықсызданады. Темір тотығының таза темірге дейін тотықсыздануы негізінен тікелей тотықсыздану реакциясы бойынша жүзеге асады:

СО₂ + С = 2СО

ҒеО + СО = ҒеО +СО₂

ҒеО +С = СО + Ғе

Марганец элементі темір рудасының құрамындағы MnО₂, Mn₃СО₄ тотықтарынан СО арқылы, ал MnО -дан көміртегі арқылы мына реакциялар бойынша тотықсызданады:

MnО + С = Mn + СО – Q

Mn SiO₃ + СаО + С = СаSiO₃ + СО - Q

Кремний элементі көміртегінің жәрдемімен өз тотығынан мына реакция бойынша тотықсызданады:

SiO₂ + 2C = Si + 2CO - Q

Бұл реакция эндотермиялық реакция болғандықтан, отын шығыны мен температураны жоғарлатып, флюсты азайтуды талап етеді.

Күкірт мына реакция бойынша қожға өтеді:

ҒеS + СаО + С = Ғе + СО +СаS

Реакция нәтижесінде түзілген СаS шойында ерімейтін берік қосылыс болғандықтан, ол шлакқа өтеді. Шойынның құрамындағы күкірт мөлшерін азайту үшін, шихтаға салынатын ізбес тасының мөлшерін көбейту керек.

Шойынның көміртектенуі 3Ғе + 2СО = Ғе₃С + СО₂ + Q реакциясы бойынша жүреді. Сұйық металл қызған кокс түйіршіктерінің арасымен ағып көміртегімен 3Ғе + С = Ғе₃С реакция бойынша көміртектенеді де пештің түбіне жиналады.

Шойын темір рудаларынан арнайы пештерде - домналарда жоғарғы температурада жүретін айырылғыш процестердің нәтижесінде алынады. Домна пешінің пішіні 1-суретте көрсетілген.

 

 

Көрік

Пеш иіні

Пеш күймесі

 

1-шойындық науа (летка); 2-газ жүретін түтік; 3-төгуші аппарат; 4-фурмалар; 5-қождық науа; 6-тіреуіш бағана (діңгек); 7-табан (лещадь); 8-іргетас (фундамент)

1-сурет-Домна пешінің пішіні мен құрылысы

 

Домна пеші - бұл шахта пішінді тік пеш, пайдалы биіктігі 39 м дейін болады.

Пештің астары (футеровкасы) бейтарап (шойын балқымасының химиялық құрамына әсер етпейтін) отқа төзімді материалдардан, негізінен шамот кірпішінен, көміртекті (графиттелген) блоктардан жасалады. Пештің пайдалы көлемі үлкейген сайын оның өнімділігі өседі, сондықтан пештердің көлемі 2000-5000м болып құрастырылады.

Шихта материалдары (руда немесе агломерат, кокс, флюс) жоғарыдан төгуші аппарат көмегімен колошникке салынады. Төгілген материалдарға қарама-қарсы ыстық газдар тасқыны қозғалады. 1 т шойын алу үшін орта есеппен 1,8 т мөлшерінде флюстелген агломерат, 580 кг кокс жұмсалады.

Қазіргі үлкен көлемді пештердің жұмысы толығымен автоматтандырылған.

Домна пешінде ауа үрлеуші фурмалардың аумағында отынның жануы, темірдің тотықсыздануы, әрі қарай таза металға айналуы және қож түзілу процестері жүреді.

Домна процесінің өніміне шойын, ферроқорытпалар, қож және колошникті газ жатады.

Шойындар қайта балқытылатын (болатқа балқыту үшін), көлемі жағынан барлық өнімнің 80-85% құрайтын және құйылатын (шойын дайындамаларын алу үшін) болып қорытылады.

Қож домна өндірісінің қосымша өнімі және құрылыс материалдары (цемент, пемза т.б.) үшін бағалы шикізат болып саналады.

К о л о ш н и к т і г а з көп мөлшерде (3000м көлемді пештен тәуелділікте15-17 млн.м³) бөлініп шығады. Оны колошникті тозаңнан тазалаған соң металлургиялық процестерде пайдаланады.

Домна пешінің техника – экономикалық көрсеткіштері қатарына мыналар жатады:

а) домна пешінің пайдалы көлемін пайдалану коффициенті К_п.к. деп оның пайдалы көлемінің (V) пештің орташа тәуліктік өнімділігіне (Р) қатынасын айтады:

К_п.к. = (0,5-0,7),

мұндағы V – пештің пайдалы көлемі, м³;

Р – пештің орташа тәуліктік өнімділігі, т.

б) кокстың меншікті шығымы (К):

К = (0,5-0,7),

мұндағы А – кокстың тәулік шығымы, т.

Р – пештің орташа тәуліктік өнімділігі, т.

 

Болат өндірісі

 

Химиялық құрамы бойынша болат шойыннан көміртектің, күкірт пен фосфордың аз мөлшерімен, кремнийдің, марганецтің және басқа элементтердің берілген (аз немесе көп) мөлшерімен өзгешеленеді. Шойынды болатқа қайта балқыту процесі элементтердің артық мөлшерін кетіру үшін тотықтандыратын қорытылуды жүргізуге алып келеді, ал легірленген болаттарды алғанда - оларды қосу керек.

Оның сұр шойыннан негізгі айырмашылығы құрамында көміртегі мен зиянды қоспалардың аз болуында. Сонымен, болат дегеніміз – құрамында 2,14 %-ке дейін көміртегі, аз мөлшерде S, P және Cr, Ni, V, Ti сияқты легірлеуші элементтері бар күрделі қорытпа.

Сондықтан қайсыбір металлургиялық өңдеу жолы болсын шойынды болатқа айналдыру – ондағы көміртегі мен қоспалардың мөлшерін азайту. Шойын құрамында темір көп болғандықтан, болат қорыту пешінде ол шойын мен оттегі әрекеттесуінің арқасында тотықтана бастайды

Ғе + 1/20₂ = ҒеО + Q (1)

темірмен қатар Si, Р, Mn, С т.б.–лар тотықтанады. Пайда болған темір оксиді жоғарғы температурада темірмен қанығып оттегісін шойындағы қоспаларға беріп, оларды тотықтырады:

2ҒеО + Si = SiО₂ + 2Ғе + Q (2)

5ҒеО + 2Р =Р₂О₅ + 5Ғе + Q (3)

ҒеО + Mn = MnО + Ғе + Q (4)

Ғео + С = СО + Ғе – Q (5)

Сұйық металда (қорытпада) темір оксиді қанша көп болған сайын қоспалар жылдамырақ тотықтанады.

Қоспалардың тотықтануын жылдамдату үшін болат ерітілетін (қорытылатын) пешке темір рудалары, отқабыршықтар, агломераттар қосады. Сонымен қоспалардың көбісі темір оксидінің оттегісімен тотықтанады.

Қорытудың бас кезінде, металдың температурасы төмен жағдайда, кремний, фосфор, марганец қарқынды түрде тотықтанып жылу бөліп шығарады, ал көміртегі тек жоғарғы температурада қарқынды тотықтанады.

Болат қорыту пешінде шихта ерігеннен кейін екі бірікпейтін орта пайда болады: сұйық металл мен қож. Металл мен қож олардың әр түрлі тығыздығына байланысты бөлініп тұрады. Болат өндіру процесі бірнеше кезеңнен тұрады.

Бірінші кезең – бұл кезеңде металдың температурасы жоғары емес; темір жылдамырақ тотықтанып, (1) – (4) реакциялар түзіледі де Si, Р, Mn тотықтанады. Ең басты мәселенің бірі болатқа зиянды қоспа фосфорды бөліп алу. Фосфор ангидриді темір оксидімен нашар қоспа (ҒеО)_3*Р₂О₅ құрады. Ол төменгі температурада кальций оксидімен қосылғанда Р₂О₅ ангидриді қожға өтіп кетеді.

2Р + 5ҒеО + 4 СаО = 4СаО*Р₂О₅ + 5Ғе (6),

мұндағы Р, Ғе балқыманың құрамындағы компоненттер.

екінші кезең – температура көтерілген сайын сұйық металл қайнай бастайды. Бұл кезеңде металдан күкіртті бөліп алу мүмкіншілігі туады. Болаттың құрамында күкірт сульфид (ҒеS) болып кездеседі. Температура жоғарлаған кезде ғе қожда ериді, демек күкірт металдан қожға өтеді.

ҒеS + СаО = СаS +ҒеО (7)

Бұл реакция металл мен шлак шекарасында да өтеді.

Үшінші кезең – балқу кезінде қоспаларды тотықтандыру үшін оттегінің көп болғаны жақсы, ал болат дайын болғанда ол зиянды қоспа болып болаттың механикалық қасиетін төмендетеді.

Болатты тұндыру және диффузиялық әдістерімен қышқылсыздандырады. Тұндыру әдісінде сұйық болатқа көміртегілес, ерігіш қышқылсыздандырғыштар қосады (ҒеMn, ҒеSi, Аl). Нәтижеде Mn, Si, Аl тотықтанып MnО, SiО₂, Аl₂О₃ түзіледі, олардың салмағы темірден төмен болғандықтан қожға қосылады.

Диффузиялық әдіспен қожды қышқылсыздандырады. Ферромарганец, ферросилиций ұсақталып бетіне себіледі. Темірдің шала тотығы болатта еріп қожға ауысады.

Қышқылсыздандыру дәрежесіне қарай болаттарды тыныш, қайнау және жартылай тыныш етіп құяды. Қайнау болатының қышқылдануы металдағы ҒеО мен көмсіртегінің әрекеттесуі нәтижесінде қатаю кезінде де жалғаса береді. ҒеО + С = Ғе + СО реакциясы кезінде көміртегі тотығы ажырап, болаттан азот пен сутегінің бөлінуіне әсерін тигізеді және болатты қайнатады. Қайнау болатының құрамында металл емес бөгде бөлшектер болмайтындықтан, оның созылғыштық қасиеті жоғары болады.

Қышқылсыздануы тыныш және қайнау болаттарының аралығындағы болаттарды жартылай тыныш болат деп атайды.

Болат өндірудің негізгі әдістеріне оттегілі конвертерлерде, доғалы электрпештерінде өндірулер жатады.

Қазіргі жағдайда болатты қорыту үшін негізгі материалдарға саналатындар: қайта балқытылатын шойын, скрап (прокаттың, соғудың, штамптаудың, болатты механикалық өңдеудің қалдықтары, жарамсыз болат бұйымдар мен бөлшектер) және ферроқорытпалар;

флюстер (СаСО₃) мен тотықтырғыш қоспалар (темір рудасы); отын (кокс немесе колошникті газ, табиғи газ, мазут).

Болатты электр пештерінде балқыту үшін электр энергиясы қолданылады.

Болатты алғанда, әр түрлі элементтердің (көміртектің, марганецтің, күкірттің, фосфордың ж.б.) артық мөлшерін балқымадан кетіру әдістеріне байланысты металлургиялық процестер қышқылды және негізді болып бөлінеді.

Қ ы ш қ ы л д ы процестер темірді, кремнийді, марганецті тотықтандырып және көп мөлшерде SіO₂ бар қышқыл шлак пайда болуын қамтамасыз етеді. Бұл, өз кезегінде пештің бұзылуына жол бермеу үшін оның астарының қышқыл материалдан болуын қалайды. Қышқылды процестерде зиянды қоспалардың артық мөлшерін кетіру мүмкін емес. Негізді процестер балқымадан зиянды қоспаларды флюстер (известняк СаСО₃) кіргізу арқылы кетіруге мүмкіндік береді, нәтижесінде олар кальций фосфаты Р₂О₅(4СаО және күкіртті кальций СаS түрінде шлакқа ауысады.

Қазіргі металлургияда болаттың негізгі көлемі конвертерлерде, электр пештерінде алынады.

Оттекті-конвертер тәсілі - сұйык шойынды болатқа қайта балқытудың түрлерінің бірі, бұл отын шығындамай-ақ, техникалық таза оттегімен шойынды үрлеу арқылы іске асырылады.

Оттегімен үрлеу пештегі температураны 1800⁰С дейін жеткізеді, нәтижесінде негізді қождың түзілуі жылдамдап, оған күкірт пен фосфордың кетуіне, сондай-ақ көміртектің, марганецтің, кремнийдің тотығуына мүмкіндік туады.

Көптен-көп тарағаны шойынды саңылаусыз түпті конвертерлерде жоғарыдан оттегімен үрлеу тәсілі болып саналады (2-сурет).

О т т е к т і - к о н в е р т е р тәсілі конвертердің үлкен сиымдылығымен (300-350т), жоғарғы өнімділігімен (бір конвертерден жылына 3 млн.т. дейін болат), жақсы реттелуімен және болаттағы фосфордың, күкірттің және азоттың төмен мөлшерімен, әр түрлі химиялық құрамдары шойын мен скрапты пайдалану мүмкіндігімен сипатталады.

Э л е к т р л і б о л а т б а л қ ы т у п р о ц е с і - болатты доғалы электрлі немесе индукциялық пештерде алу процесі. Ол мартен мен конвертер тәсілдерімен салыстырғанда әжептеуір жетілдірілген болып саналады, өйткені электр тоғының өлшемдерін өзгерту жылулық тәртібін жеңіл реттеуге мүмкіндік береді. Балқытудың жоғарғы температурасы (2000⁰С дейінгі) металдан фосфор мен күкіртті ең толық кетіру үшін жоғары негізді қождарды қолдануды қамтамасыз етеді. Тотықтандыратын ортаның жоқтығы жақсы қышқылсыздандырылған жоғары сапалы көміртекті және легірленген, тоттанбайтын, қызуға берік конструкциялық болаттар мен қорытпаларды алуға мүмкіндік туғызады.

Электр доғасымен балқыту тоттанбайтын жоғары сапалы конструкциялық болаттардың өндірісі үшін көптен-көп кең таралған. Бұл тәсілге жататындар: негізді және қышқылды доға пештері, вакуумдық доғалы, электрлі-шлактық доғалы және плазмалық доғалы.

 

 

 

а-металл сынықтары (скрап) мен флюсты тиеу;

б-шойынды құю; в-үрлеу; г-болатты ағызу; д- қожды ағызу;

1-конвертер; 2-шатыр; 3-үрлеуге арналған сопло;

4-болат тартқыш шөміш; 3- қож шөміші

2-сурет-Болатты оттекті конвертер тәсілімен өндіру

 

Болатты ағызу қалыпқа (қалың қабырғалы шойын қалыптар) немесе үздіксіз мысты кристаллизаторларда іске асырылуы мүмкін.