Өздігінінен шешуге арналған есептер
1- тапсырма. Барлық материалдардан түсетін SiO2 мөлшерін анықтау.
2- тапсырма. Бокситтің орнына 95% CaF2, 5% SiO2 тұратын плавикті шпатты қолданып конверторлық балқытудың материалдық балансын құру. Шойын: скрап қатынасы – 75 : 25. Алғашқылары жоғарыда баяндалған мысалдағыдай.
3- тапсырма. Сыйымдылығы 350 т конвертер үшін металл ваннадағы барлық қоспаларды оттексіздендіру үшін қажетті техникалық оттектің мөлшерін анықтау.
4 - тапсырма. Плавикті шпатты пайдаланумен (95% CaF2, 5% SiO2) шитаны есептеуді жүргізу. Шойын: скрап қатынасы– 74 : 26.
Шихта құрамы: шойын – 4,0 % С, 0,7% Mn, 0,9% Si, 0,25% P, 0,04% S.
скрап –болат 08кп қалдықтары.
Оттексіздендіруге дейінге болат құрамы: 0,09% С, 0,11% Mn, 0,035% P, 0,03% S, 0,042% O2.
Берілген болат маркасы 10 кп.
7-тақырып. БОЛАТТЫ ОТТЕКСІЗДЕНДІРУ
Отексіздендіру болат балқытудың соңғы кезеңі болып табылады.
Металда еріген оттегі металдағы ерімейтін қосылысқа ауысатын немесе металдан жойатын технологиялық операцияны оттексіздендіру деп атайды. Болатты отексіздендіру операциясынан кейін болатты оттексізденген деп атайды.
Болатты отексіздендірудің келесі тәсілдерін қолданады:
- тереңдетіп;
- диффузиялық;
- синтетикалық қождармен өңдеу;
- вакууммен өңдеу.
Оттексіздендірушілер ретінде темірмен салыстырғанда оттегіге үлкен байланысы бар элементтерді қолданады. Осы элементтерді таза түрде немесе темір қорытпасымен пайдаланады, яғни ферроқорытпаларды (ферросилиций, ферромарганец және т.б.).
7.1-кестеде ең көп тараған оттексіздендірушілердің химиялық құрамы келтірілген.
Ең әлсіз оттексіздендіруші марганец болып табылады; кремний – оған қарағанда күштірек оттексіздендіруші; алюминий – күшті оттексіздендіруші.
Оттексіздендіру дәрежесіне байланысты болаттың үш түрін ажыратады:
- кипящую (кп);
- спокойную (СП);
- полуспокойную (пс).
7.1-кесте
Оттексіздендірушілердің химиялық құрамы
Оттексіздендіргіш |
С |
Si |
Mn |
P |
S |
Cr |
Ферромарганец |
6,50 |
1,50 |
71,5 |
0,35 |
0,04 |
- |
Ферромарганец: төмен көміртекті |
0,5 |
1,5 |
80,0 |
0,30 |
0,03 |
- |
Көміртекті ФМН-70 |
6,0 |
1,5 |
71,5 |
0,35 |
0,04 |
- |
Ферросилиций ФС-45 |
0,2-0,5 |
43-50 |
0,8 |
0,05 |
0,04 |
- |
ФС-75 |
0,2-0,5 |
72-78 |
0,7 |
0,05 |
0,04 |
- |
Силикомарганец |
1,0 |
20,0 |
65,0 |
0,10 |
0,02 |
- |
Феррохром |
0,60 |
2,5 |
1,0 |
0,10 |
- |
50,0 |
Қайнайтын болатты марганецпен, жартылай тыныш болатты – марганецпен және кремниймен оттексіздендіреді. Тыныш болатты марганецпен, кремниймен, алюминиймен оттексіздендіреді.
Ферроқорытпа шығыны келесі формуламен анықталады:
х
=
,
кг (7.1)
мұндағы: х –қажетті ферроқорытпа мөлшері, кг;
а –болатқа қосуға қажетті элемент мөлшері, дайын болаттағы орташа мөлшерге тең және оттексіздендіруге дейін ваннадағы қалдық мөлшерді алып тастау;
в – оттексіздендіргіштегі оттексіздендіруші элементтің мөлшері, %;
с –оттексіздендіруші элементтің сіңуі с = 100 – У,
мұндағы: У – кемудің шамасы, %;
Т – балқыма массасы, кг.
1-мысал.
FeMn шығынын анықтау, егер металдағы оның мөлшері үрлеуден кейін ав = 0,10%, ал дайын болатта – 0,40%. Балқыма массасы – 300 т. Mn кемуі У = 25%. Fe-гі Mn мөлшері 75%.
ШЕШУІ:
х =
= 1600 кг = 1,6 т.
2-мысал.
Отексіздендіру алдында болатта, кг:
Көміртек………….0,090
Марганец………… 0,090
Күкірт……………… 0,022
Фосфор…………..0,018
ШЕШУІ:
Металда ыдыраған оттегі концентрациясы оттексіздендіруге дейін балқытудың соңында көптеген факторларға тәуелді болады: металдағы көміртегі мөлшерінен, қождағы темір тотықтарынан және металл температурасынан.
Балқытудың соңғы кезеңінде металда ыдыраған және қож астындағы негізділігі 2,5 – 3,5 оттегі концентрациясын 16 – 20% (FeO + Fe2O3) ванна температурасы 1600 – 16500С, Г.Н. Ойкс формуласымен табамыз
[%C][%O] = 0,0035 + 0,006[%C],
бұдан
[%O]
=
,
немесе
0,041 0,90416 = 0,0370 кг.
Қайнайтын болатты оттексіздендіруді тек ферромарганецпен шөміште жүргіземіз. Металды шөмішке құйғанда металдың екіншілік оттексізденуі жүреді. Оттексіздендіру кезінде марганецтің жалпы кемуін 25%, ферромарганецтегі көміртектің кемуін 30%, кремнийдің 100% қабылдаймыз.
100 кг металл шихтаға кететін ферромарганец шығынын төмендегі формуламен анықтаймыз
Р = a/bc, кг,
мұндағы а –металға қосуға қажетті марганец мөлшері, берілген маркалы болаттағы марганецтің орташа мөлшеріне тең және оттексіздендіруге дейін ваннадағы марганецтің қалдық мөлшерін алу; берілген жағдайда а = 0,44 – 0,09 = 0,35 кг;
b –1 кг ферромарганецтегі марганец мөлшері, кг;
с –металға марганецтің қосылу коэффициенті; бірліктен кему үлесін алып тастаумен алынады; берілген жағдайда 1 – 0,25 = 0,75.
Ферромарганец құрамы 7.1-кестеде келтірілген.
Р = 0,35/(0,715 0,75) = 0,652 кг.
Осы ферромарганец мөлшері болады, кг:
С……………….0,652 0,0650 = 0,0424
Mn……………..0,652 0,7150 = 0,4661
Si……………….0,652 0,0150 = 0,0098
P………………..0,652 0,0035 = 0,0023
S………………..0,652 0,0004 = 0,0003
Fe……………….0,652 0,2011 = 0,1311
_____________________
0,6520
Күйіп кетеді, кг:
С……………….0,0424 0,30 = 0,0127
Mn……………..0,4661 0,25 = 0,1165
Si………………. 0,0098
Болатқа ауысады, кг:
С……………….0,0424 – 0,0127 = 0,0297
Mn……………..0,4661 – 0,1165 = 0,3496
P……………….. 0,0023
S……………….. 0,0003
Fe………………. 0,1311
_____________________
0,5130
Қоспаны тотықтыруға оттегі қажет, кг:
С СО…………0,0127 16 : 12 = 0,0169
Mn MnO……..0,1165 16 : 55 = 0,0338
Si SiO2……….0,0098 32 : 28 = 0,0112
_______________________
0,0619
Атмосферадан оттегі алынады, кг:
0,0619 – 0,0370 = 0,0249 кг.
Оттексіздендіруден кейін болаттың шығуы
90,416 + 0,5130 – 0,0370 = 90,8920 кг.
Тотық алынады, кг:
СО……………….0,0127 + 0,0169 = 0,0296
MnO……………..0,1165 + 0,0338 = 0,1503
SiO2……………...0,0098 + 0,0112 = 0,0210
Қождың щығуы
12,2520 + 0,1503 + 0,0210 = 12,4233 кг.
ОТТЕКСІЗДЕНДІРУДЕН КЕЙІНГІ БАЛҚЫТУДЫҢ
МАТЕРИАЛДЫҚ БАЛАНСЫ
Берілген, кг: Алылған, кг
Оттексіздендіруге дейінгі болат…………..90,4160 Болат…………….90,8920
Оттексіздендіруге дейін қож………….12,2520 Қож……………12,4233
Ферромарганец………………….0,6520 СО………………..0,0296
Атмосферадан алынған оттегі……….0,0249 _________
_________ 103,3449
103,3449
Ыдыраған оттегіні есепке алумен оттексіздендіруге дейінгі болат көлемі
90,416 – 0,037 = 90,379 кг.
Соңғы алынған болат құрамы, кг (%):
С Mn P S Fe
Оттексіздендіруге дейін……..0,0900 0,0900 0,0180 0,0220 90,1590 90,3790
Ферромарганец
қосу………………. 0,0297 0,3496 0,0023 0,0003 0,1311 0,5130
_________________________________________________
Барлығы…………………0,1197 0,4396 0,0203 0,0223 90,2901 90,8920
(0,132) (0,484) (0,022) (0,024) (99,338) (100,0)
Алынған болат құрамы Ст2кп маркасы үшін МеМст талаптарына сәйкес.