headbanner

Болат қорыту туралы негізгі білім

Болат қорыту темір өндіруден басталады. Болат шойыннан алынады. Темір кенінен балқытылған шойын құрамында көміртегі көп және көптеген қоспалар бар (мысалы, кремний, марганец, фосфор, күкірт және т.б.). Сондықтан шойынға пластикалық және беріктік жетіспейді, механикалық қасиеттері нашар. Оны балқыту мен құюдан басқа қысыммен өңдеуге болмайды, бұл оның қолданылуын шектейді.
Шойынның осы кемшіліктерін жою және оны өндірісте үлкен рөл атқару үшін шойын құрамындағы қоспаларды белгілі бір дәрежеде алу үшін жоғары температурада әр түрлі көздерден оттегіні қолдану қажет. белгілі темір-көміртекті қорытпа-болаттың табиғаты. Шойын құрамындағы қоспаларды жоғары температурада тотығу арқылы жою әдісі болат қорыту деп аталады.

Болат қорытудың негізгі принциптері
Шойын құрамындағы әр түрлі қоспалар жоғары температура жағдайында оттегімен әр түрлі дәрежеде жақынырақ болады. Сондықтан оларды тотығу арқылы сұйық, қатты немесе газ тәрізді оксидтерге айналдыруға болады. Сұйық және қатты оксидтер пештің қаптамасымен және жоғары температурада пешке қосылған ағынмен әрекеттеседі, қосылып шлак түзеді және шлактау кезінде пештен шығарылады. Газды балқытылған болат қайнаған кезде CO -дан пештен де шығарады.
Болат балқыту пешінде қоспалардың тотығуы негізінен FeO қатысуымен жүзеге асады.
2Fe + O2 → 2FeO
1. Кремнийдің тотығуы
Si оттегімен жақынырақ болады, сондықтан кремнийдің тотығуы өте тез жүреді. Ол балқытудың бастапқы сатысында SiO2 түзуге толық тотыққан:
Si+2FeO → SiO2+2Fe
Сонымен бірге SiO2 FeO -мен әрекеттесіп силикат түзеді:
2FeO+SiO2 → 2FeO · SiO2
Тұздың бұл түрі қождың өте маңызды бөлігі болып табылады. Ол CaO -мен әрекеттесіп 2CaO · SiO2 және FeO тұрақты қосылыстарын түзеді. Біріншісі қожда берік орналасады, ал соңғысы қождағы бос компонентке айналады, бұл қождағы FeO құрамын арттырады. Қоспалардың тотығуын ынталандыру тиімдірек. Жауап келесідей:
2FeO · SiO2+2CaO → 2CaO · SiO2+2FeO
2. Марганецтің тотығуы
Марганец сонымен қатар тотықтыруға оңай элемент. Ол шығаратын MnO жоғары балқу температурасына ие. MnO балқытылған металда ерімейді, бірақ ол SiO2 қосындысын құрайды, ол сұйық металдың бетінде қалқып, қождың бір бөлігіне айналады.
Mn+FeO → MnO+Fe
2MnO+SiO2 → 2MnO · SiO2
Кремний мен марганецтің тотығу реакциясы көп жылу бөледі, ол пештің температурасын тез жоғарылатады (бұл конвертерлік болат өндіру үшін өте маңызды) және көміртектің тотығу процесін едәуір жеделдетеді.
3. Көміртекті элементтің тотығуы
Көміртектің тотығуы үлкен мөлшерде жылу энергиясын сіңіруді қажет етеді, сондықтан оны жоғары температурада жүргізу керек. Көміртектің тотығуы болатты балқыту процесінде өте маңызды реакция болып табылады:
C+FeO → CO+Fe
СО газы көміртегі тотыққанда пайда болатындықтан, ол сұйық металдан шыққан кезде күшті қоздыру қызметін атқарады. Бұл әсер «қайнау» деп аталады. Қайнаудың нәтижесі балқытылған бассейннің құрамы мен температурасының біркелкілігін арттырады, металл мен қождың арасындағы реакцияны тездетеді, сонымен қатар болаттағы газ мен қоспаларды кетіруге көмектеседі.
4. Фосфор элементінің тотығуы
Фосфордың тотығуы тым жоғары емес температурада болуы мүмкін. Фосфорсыздандыру процесі бірнеше реакциялардың қосындысынан тұрады. Реакциялар келесідей:
2P+5FeO → P2O5+5Fe
P2O5+3FeO → 3FeO · P2O5
Сілтілік қожда CaO жеткілікті болғанда келесі реакциялар пайда болады:
3FeO · P2O5+4CaO → 4CaO · P2O5+3FeO
Өндіретін 4CaO · P2O5 - қожда берік сақталатын тұрақты қосылыс, осылайша дефосфорландыру мақсатына жетеді.
Ерітілген болатты тотықсыздандыру процесінде ферросилиций мен ферромарганец сияқты тотықсыздандырғыштарды қосу керек екенін атап өткен жөн. Сондықтан тотықсыздандырудан кейін қож жиі қышқыл болады, ал 3FeO · P2O5 жойылады, ал одан P2O5 азаяды, ал P2O5 тұрақсыз болады. Оксид, ол жоғары температурада көміртегімен оңай тотықсызданады, нәтижесінде фосфор қалпына келеді. Бұл сонымен қатар қышқыл пеште фосфорды алу өте қиын екенін көрсетеді. Бұл құбылыстың алдын алу үшін қождың негізділігі мен қож мөлшерін тиісінше жоғарылату және қож тотығуын жақсарту қажет.
5. Күкірттің тотығуы
Күкірт FeS түрінде болады. Қожда CaO жеткілікті болғанда, күкіртті де кетіруге болады. Реакция келесідей:
FeS+CaO → CaS+FeO
Жасалатын CaS балқытылған болатта ерімейді, бірақ балқытылған болат бетінде қалқып шығатын қожды құрайды.
Жоғарыда келтірілген реакция қайтымды реакция болып табылады және ол FeO бар қожда жүзеге асады. FeO CaS -пен әрекеттескенде, күкірт балқытылған болатқа оралады, сондықтан қождағы FeO мөлшері төмендеген сайын күкірттен тазарту тиімділігі артады.
Қож құрамында көміртегі жеткілікті болғанда, реакция басқаша болады:
CaO+FeS+C → CaS+Fe+CO
Көміртек FeO -ны оттегінен айыратындықтан, CaS FeO -мен әрекеттесу мүмкіндігін жоғалтады, сондықтан реакция кері бағытта жүре алмайды. Сондықтан электр пешінің болат өндірісінің күкірттен тазартылуы басқа екі әдіске қарағанда толық орындалады.
Күкірттен тазарту процесінде марганец де күкірттен тазартуға ықпал етеді. Процесс келесідей:
FeS+MnO → MnS+FeO
Жасалған MnS балқытылған болатта ерімейді және қожға түседі. Сондықтан марганец тотығуымен күкірттендіру әсері күшейеді.
6. FeO дезоксигенациясы
Жоғарыда аталған тотығу реакцияларының сериясынан кейін, қоспалар тотығу мақсатына жету үшін тотығатынына қарамастан, сонымен қатар тотығу нәтижелеріне байланысты балқытылған болатта FeO көп болады, яғни балқытылған құрамда оттегінің көп мөлшері болады болат жолақ беретін болат Бұл үлкен қауіп. Бір жағынан болаттың көпіршіктері көп; Екінші жағынан, бұл болаттың ыстық және суық сынғыш болуына әкеледі, ал көміртегі мөлшерінің жоғарылауымен қауіп артады.
Сондықтан, болат қорыту процесінің соңында біз балқытылған болаттың құрамындағы оттегінің көп мөлшерін алып тастауға тырысуымыз керек. Әдетте қолданылатын әдіс - балқытылған болатқа ферромарганец, ферросилиций, алюминий және т.б. сияқты кейбір тотықсыздандырғыштарды қосу. Олар тотықсыздандыру мақсатына жету үшін FeO -дан оттегін қатты алады. Реакция келесідей:
FeO+Mn → MnO+Fe
2FeO+Si → SiO2+2Fe
3FeO+2Al → Al2O3+3Fe
7. Қождың рөлі
Болат өндірудің барлық процесі екі процестен тұрады: тотығу және тотықсыздану. Көміртектің, кремнийдің, марганецтің және фосфордың тотығуы әдетте тотығу кезеңіндегі реакция деп аталады, ал күкірттендіру мен тотықсыздану тотықсыздану кезеңіндегі реакция деп аталады. Жоғарыда келтірілген реакция формулаларынан көруге болады, металдағы қоспаларды кетіру үшін көптеген факторларды ескеру қажет, бірақ ең маңызды фактор - шлактар ​​мен қождарды шығару.
Қож болат өндіру процесінде келесі маңызды рөл атқарады:
①Қож болат қорыту процесінің белгілі бір реакция бағытында (тотығу немесе тотықсыздану) жүруін қамтамасыз етуі тиіс.
②Қож металдағы зиянды қоспаларды (фосфор мен күкіртті) барынша жоюды қамтамасыз етіп, пеш газындағы газдың (азот пен сутегі) металға түсуіне жол бермеуі керек.
③Қож жұмыс кезінде темір мен басқа да бағалы элементтердің минималды жоғалуын қамтамасыз етуі тиіс.

Болат қорытудың негізгі әдісі
① Конвертерлік болат құю
Конвертерлік болат қорыту әдісі - бұл болат алу әдісі, ол құрамында балқытылған темірдің элементтерін белгіленген шекті мөлшерге дейін тотықтыру үшін ауаны немесе оттегіні қолданып, төменгі құрамды, бүйірлік үрлеуді және жоғарыдан үрлеуді білікті құрамы бар болат алу үшін қолданады.

w1

② Электр пешінің болат балқыту
Электр пеші болат алу үшін жылу энергиясына айналу үшін электр энергиясын пайдаланады. Екі жиі қолданылатын электр пештері бар: электр доғалы пеш және индукциялық электр пеші. Электр доғалы пештер ең кең таралған және жоғары сапалы болат пен легирленген болатты балқытуға жарамды; индукциялық пештер жоғары сапалы легирленген болат пен түсті қорытпаларды балқыту үшін қолданылады.

w2

③Ошақты болат қорыту
Өнеркәсіптің дамуымен металл өңдеу өнеркәсібінде болаттың үлкен көлемі жиналды. Ол кезде оны конвертермен болатқа қайта үрлеу мүмкін болмады, сондықтан болат өндірушілер болаттың сынықтарын шикізат ретінде пайдаланып, болат қорыту әдісін іздеді. 1864 жылы француз Мартин мартен болат құю әдісін ойлап тапты.

w3

Оттегі жоғары үрлемелі конвертерлік болат қорыту әдісінің тез дамуы мартен болат құю әдісін біртіндеп алмастырды. Ғылым мен техниканың дамуымен болат балқытудың вакуумдық өңдеуі, электрошлаг пешті балқыту және вакуумды индукциялық электр пешті балқыту сияқты болат өндірудің кейбір жаңа әдістері пайда бола береді.


Хабарлама уақыты: 02-20 тамыз