Лекция 4

Шойын және болат өндірісі.

Жоспар

1. шойын және болат алудың негізгі физика - химиялық процестері.

2. Домналық өндірісте қолданылатын материлдар. Кендердің балқытуға дайындау.

3. Шойын өндірісі. Шойын алудың химиялық процестері. Домналық балқыту өнімдері.

4. Болат өндірісі. Процестің маңызы.

Металдар мен қорытпалар химиялық құрамына байланысты 2 түрге бөлінеді:

ТҮРЛІ ТҮСТІЛЕР (мыс, алюминий, қола, т.б.)

ҚАРА МЕТАЛДАР (темір, болат, шойын). таза түрде металдар сирек қолданылады, көбінесе қорытпа күйінде қолданылады.

Шойын және болат көміртекті темір қорытпалар, олар басқа химиялық элементтердің қоспаларына шарасыз:

Болат: Fe + (<2%)+ қоспа (салыстырмалы аз);

Шойын: Fe + (>2%)+ қоспа (болатқа қарағанда көбірек).

Бұл екеуінің басты ұқсастығы мен айырмашылығы;

Негізі бір - темір. Ал негізгі айырмашылығы шойында көміртек көбірек, не шойын көміртек жоғары ұстауын болады (шойындарда 2%дан жоғары ал болаттарда 2% ға дейін).

Болат көбінесе қаттырақ, берік және тозуға төтеп беретін болып келеді.Ал шойындар морт сынғыш болады, бірақ жақсы құю қасиетіне ие. Негізінде болат шойыннан туындайды, ол екі сатыдан жасалады: алдымен темір кендерден шойынды алады, шойыннан болатты алады.

Кесте 1

Шойын мен боаттың салыстырмалы көрсеткіштері.

№	Наименование показателей	Шойын	Болат
	Көміртек мөлшері, %	> 2 %	< 2 %
	S, P, Mn, Si мөлшері	көп	аз
	Құрылымы	ледобурит,….	аустенит,феррит,…
	Морттылығы	Морт сынғыш
	Қаттылығы		Қаттырақ
	Беріктігі		Жоғары
	Созылуы		Жоғары
	Құймалық қасиеті	Жоғары
	Жасайтын бөлшектер	станиналар, қораптар,	біліктер, тісті доңғалақтар
	Дайындау технологиясы	Құю және мех. өңдеу	мех.өңдеу

Темір кен орнында тотық, карбонат және басқа химиялық қоспалар түрінде де болады.

Негізгі темір кендері:

1. Магниттік темір тас Fe O — тотық (65% темір)

2. қызыл темір тас Fe O - тотық (60% темір).

3. қоңыр темір тас n Fe O х mH 2 O - карбонат (55% темір).

4. Шпатовый темір тас Fe C O 3 - көмірқышқыл тұз (40% темір).

Дүниежүзілік темір қорларының жартысы ТМД мемлекеттерінің аумақтарында

СССР да шойын мен болатты дүние жүзі бойынша ең көп өндіріп шығарды.

Тарихи жоспарда бойынша қара металдардың өндірісі келесі кезеңдермен дамыды:

Сыродутный процес (б. э. д, 1500 жыл.). Процес өнімділігі өте төмен, бар болғаны 1 сағатта 0,5…0,6 кг темір алды. Шеберханада темір ұсталары көмір кенін ауамен үрлеу арқылы темір қалпына келтірілді,

Алдымен ағаш көмірі жанғанда көміртек тотығы құрылды

C + O₂ Ù C O,

Осыдан кендегі таза темір жасалды.

C O + Fe Ù Fe + C O₂.

Ұзақ үрлеу нәтижесінде кішкентай кен бөлшектерінен қоспасыз таза темір пайда болды. Оларды шеберлер өз тәсілдері арқылы дәнекерлеп,өндіріске қажетті бұйымдар ретінде қолданылды.Бұл таза темір болғандықтан құрамында көміртек пен қоспалар өте аз болды, және ол оңай дәнекерленді. Дәнекенлеу жұмысы жоғары емес салыстырмалы (1100…1350°дейін), температурада металл балқымай қатты фазада қалпына келіп жатты. Осының нәтижесінде созылмалығы жақсы темір пайда болды. Бұл тәсілді XIV ғасырға дейін қолданып келді, кейін дами келе бұл тәсіл ысырылып қалды.

Созымды нәтижесінде болып шықты (-) темір. Дейін тәсіл мынау өмір сүрді,, бірақ ығыстырылған болатын - бөлісумен бірте-бірте.

Осы кезде тарихта ең бірінші металл дәнекерлеуші ұста болды

ал ең бірінші дәнекерлеу тәсілі - ұста дәнекерлеуі.

XIV ғасырда Европада темір алудың екі сатылы тәсілі пайда болды.Нәтижесінде өнімділік 40-50 кг/сағ артты. Ауа беруге арналған сумен жасайтын доңғалақ қолданылды.

XVIII ғ соңыда Европа домналық процесте минералды отынды қолдануды бастады.Пудлинговый процесте - тас көмір отта жанып,газдары ванна арқылы кетеді де, метал балқиды және тазаланады.

Қытайда тіпті ертерек оныншы ғасырда, шойынды қорыту арқылы осы әдіспен болатты оңай алып отырған.

Пудлингование деген – ошақ жалынында шойынды тазалау..

XIX ғ соңысында болат алудың 3 жаңа тәсілі шық ты:

-Бессемер әдісі

-Мартен әдісі

-Томас әдісі.

Болат балқыту өнімділігі жылдам өсті (6 тонна сағат).

Шойын мен болат өндірісінің қазіргі заманғы схемасы (2сурет).

Домналық өндіріс өнімдеріне мыналар жатады:

Шойынының шегі,құрамында, 4…4,5% С, 0,6…0,8% Si, 0,25…1,0% Mn,;

Құймалы шойын, құрамында Si 3%;

Ферроқорытпалар: ферросилиций (9…13% Si) және ферромарганец (70…75% Mn), болатты сілтісіздендіруге арналған.

Шлактар- шлака-блоктар, цемент өндірістеріне қолданады.

Лекция 5

Шойын және болат өндірісі

Жоспар

1. Болаттың оттекті конверторларда, мартен пештерінде, электр пештерде өндірісі.

2. Метал сапасын жоғарылату тәсілдері.

3. Болатты құю.

4. Болат және шойынның қасиеттеріне химиялық элементтердің ықпалы.

шойыннан болат алу үшін оның құрамындағы көміртекті, марганецті, күкірт және фосфорды азайту қажет.. Болатты оттекті конверторда, мартен пештерінде және электр пештерде алады.

Конвертор (1 сурет)- ол алмұрт пішіндес ыдыс, отқа төзімді кірпішпен қапталған, ішінде ілініп қойылған екі тіреуіші бар.

Домнада 1250…1400° температурада алынған сұйық шойынды ожаумен конверторға құяды, сосын шлактарын алу үшін конверторға темір кен және әк тас салады. Конверторға ауа төменгі жағынан береді, немесе үстіңгі жағынан - оттек беріледі.

Болат алу процесі жылдам жүреді, оны мына үш кезеңнен айқын көруге болады. (2сурет).

1) 4…5 минутта темір тотығады

Fe + O₂ ® FeO.

2)құрылған темір тотығы кремний

және марганецті тотықтырады:

Si + FeO ® SiO₂ + Fe,

Mn+ FeO ® MnO₂ + Fe.

.

Сонымен қатар кремний және марганец оттекпен де тотығады.

Si + O₂ ® SiO_2,

Mn + O₂ ® MnO₂

Si және Mn толық күйіп бікен соң, көміртектің екінші қарқынды күйу деңгейі басталады.

C + FeO ® Fe + CO,

3) Бұл кезеңде қоңыр түтін көрініп, темір тотыға бастайды яғни болат алу процесі аяқталды..

Мартен өндіріс конвертерге қарағанда өндімділігі азырақ, бірақ өндіру процесі оңайлау. Мартен – ол регенераторлы жалынды пеш. газ балқыту кеңістік үстінде 1750…1800° температурада жанады. Газ және ауа алдын ала регенераторларда жылынады (1200…1250°). Екі регенератор: бірі жұмыс істейді, ал екіншісі жылы энергияны жинақтайды.

Жоғары сапалы болаты доғалық және индукциялық электр пештерде қорытады. Мұндағы болат алу процесі мартен пештеріндегі секілді болып келеді, тек мұнда температура жоғарырақ.

Электр пештерінде болат балқыту екі деңгейден тұрады: 1) тотықтыру (Si, Mn,, Fe жанып кетеді); 2) Болатты қалпына келтіргіш – тотықсыздандыру.

Индукциялық балқыту -бұл әдетте болаттардың қайта балқыту кезінде, жоғары қоспалы және арнайы болаттардың алу үшін арнайы атмосферада жасалады.

Болатты үздіксіз құюы өте нәтижелі (4сурет). Балқытылған болат стакан арқылы суытқыш кристаллизатор толассыз түсіп отырады. Онан соң салқындату ағын су арқылы жүргізіледі, мұнан кейін кесек прокаткасы дестеленеді.

Болаттар бөлінеді: қайнап тұрған, тынықтар және жартылай қайнап тұрған. Қайнап тұрған болаттар пеште толық тотықсызданбайды. Қайнап тұрған болаттарды құю кезінде көміртек тотығы бөлінеді;

FeO + C ® Fe + CO ­.

Дата добавления: 2014-01-07