Шойын мен болат өңдірудің негіздері

Темір кенінен қара металдардың өндіру-күрделі технологиялық процесс. Алғашында шойын алынады, артынан шойында болатқа айналдырады.

Шойынды домна пештерінде балқытады. Шойын өндірудің бастапқы материалдары темір рудалары, отын және қоспалар (флюстер).

Темір рудалары-оттегімен және басқа элементтерімен химиялық қосылыс ретінде құрамында темір кездесетін тау жыныстары. Темір рудаларының құрамында басқа да кремнезем, глинезем, әктас және т.б. түріндегі қосылыстар («бос жыныс» деген жалпы атаумен біріккен) кіреді. Тегінде шойын өндіру үшін темірі 70% магнитті темірді, темірі 65% қызыл темірді, темірі 60% қызыл қоңыр темірді пайдаланады. Отын ретінде кокс жұмсалады. Флюстер (әрітпе)-әктастар, доломиттер және қайрақтастар. Олар бос жыныстың балқу температурасын азайту үшін оны отынның күлін қоқысқа айналдыру үшін қажет.

Домна пешінде температура 1150⁰С жеткенде сұйық шойын пайда болады.

Болат өндіру процесі қайта өңделетін шойындағы қоспаларды (көміртегі, кремний, марганец, күкірт, фосфор) азайту. Аталған қоспалар болат балқытқанда мүлде жанып ұшып кетеді немесе қоқысқа айналады.

Болат өндірудің мынадай түрлері бар:

К о н в е р т е р л і к т ә с і л бойынша болатты конзертер-пештерден алады. Конвертерлердің сиымдығы 600 тоннаға дейін жетеді. Болат балқытудың бұл тәсілінің өнімділігі жоғары, барынша үнемді.

Конвертерлік болатты құрылыстық профильдер, сортты және жұқа жалпақ болат бұйымдарын, сым алу үшін пайдаланады.

Болат алудың ең көп тараған түрі м а р т е н д і к т ә с і л. Мартен пештерінің сиымдылығы 1000т.

Мартен болаты конвертер болатына қараған жоғары сапалы: оны құрылыс конструкцияларын (торқөз арқалықтар, кранасты арқалықтары, көпірлер, рельстер және т.б.) дайындауға және беріктігі жоғары болат шыбық (арматура) жасауға пайдаланады.

Э л е к т р м е н б а л қ ы т у – арнаулы және сапалы: болат өндірудің ең жетілдірген тәсілі. Болатты доғалық немесе индукциялық пештерге балқытады. Ең көп тарағаны – сыйымдығы 200т доғалық пештері. Жүретін процестері бойынша электрмен балқыту болат өндірудің мартендік тәсілінен басқаша емес. Алайда электрмен балқытудың басты кемшілігі төмен өнімділік пен болаттың өзіндік құнның жоғары болуы.

Шойын құю

Ш о й ы н н ы ң қ а с и е т т е р і м е н м а р к а л а р ы.

Қоспалар мөлшері мен суыту тездігіне қарай шойын ақ және сұр болады. Бұл атаулар шойынның түсіне сәйкес келеді. Ақ шойынның беріктігі жоғары болғанымен тым морт; оны созымды шойын мен болат жасауға пайдаланады. Сүр шойын балқыған күйде қалыпқа оңай құйылады, суығанда аз отырады, сонымен қатар механикалық өңделуі жеңіл. Сүр шойынды әр түрлі құрылыс бұйымдарын құю үшін қолданылады.

Шойын бұйымдар құрылыста кеңінен пайдалынады: санитар-техникалық бұйымдар мен жабдықтар, жылыту радиаторлары, булау астаулары (ванны), жуғыштар, вентильдер.

Болаттың түрлері мен қасиеттері

К ө м і р т е к т і б о л а т т а р - темірдің көміртегімен қорытпасы. Оның құрамында басқа қоспалар да болады: кремний, марганец, фосфор мен күкүрт. Бұлардың әр қайсысы болаттың механикалық қасиеттеріне ықпал етеді. Қатардағы сапалы болатта көміртегі 0,06-0,62%. Көміртегі аз болаттардың созылмалылығы (пластичность) мен соққыға түтқырлығы жоғары болады. Көміртегінің артық болуы болатқа морттық пен қаттылық дарытады.

Болаттың сапасын артыру үшін қорытпаға қоспалар – марганец пен кремний қосылады, әдетте марганецтің мөлшері 0,25-0,9%. Ол болаттың созылмалылығын аса төмендетпей беріктігін арттырады. Болаттағы кремнийдің мөлшері 0,35-тен аспаса, ол болаттың қасиеттеріне айтарлықтай ықпал етпейді. Фосфор мен күкүрт зиянды қоспалар. Фосфор болаттың морттығын арттырады, сондықтан оның мөлшерін (суығанда сынғыш) құрылыстық болаттарда 0,05%-тен аспауы қаже. Күкүрттің мөлшері 0,07%-тен асса, болат қыздырғанда морт болады да, сонымен қатар оның беріктігі мен тотығуына тезімділігін төмендетеді.

№7 кесте. Қатардағы сапалы көміртекті болаттардың механикалық қасиеттері

А-тобындағы болат маркалары	Созудағы беріктік шегі МПа	Аққыштық шегі МПа	Салыстырмалы ұзару %
С 0	31-ден кем емес	-	20-23
С 1	320-420	-	31-34
С 2	340-440	200-230	29-32
С 3	380-490	210-250	23-26
С 4	420-540	240-270	21-24
С 5	460-600	260-290	17-20
С 6	600-ден кем емес	300-320	12-15

Құрылыста көбінесе С 3 маркалы болат қолданылады. Ол азаматтық және өнеркәсіптік ғимараттардың конструкцияларын, электр желілері бағаналарын, резервуаллар мен құбырларды, темірбетон шыбықтарын, жасауға жұмсалады. Сапалы конструкциялық көміртекті болаттарды машина жасауда, ал аспаптық (инструментальный) болатты-әртүрлі кескіш саймандарды жасауға пайдалынады.

Ж а қ с а р т ы л ғ а н (легированные) б о л а т т а р. Сәл жақсартылған (низколегированные) болаттар құрылыста жиі қолданылады. Сәл жақсартылған болаттарда көміртегінің мөлшері 0,2%-тен аспауы тиіс, өйткені одан асса, болаттың созымдылығы мен тотығуға төзімділігі төмендеуімен қатар дәнекерлігіштігі (свариваемость) де нашарлайды. Жақсартқыш қоспалардың болаттың қасиеттеріне мынадай ықпалы бар: марганец болаттың беріктігін, беріктігі мен ыстыққа төзімділігін; ал мыс-жауын-шашыннан тотығуға төзімділігін; никель-беріктігін кемітпей, тұтқырлығын жақсартады. Сәл жақсартылған болаттардың көміртегі аз болаттарға қарағанда механикалық қасиеттері жоғары болады.

Құрылыста металл конструкцияларын жасауға көп қолданыс тапқан сәл жақсартылған болаттардың маркалары 10хСНД, 15ХСНД, 10Г-23Д және басқалары.

Орта және жоғары дәрежелі жақсартылған (среднее – высоколегированные) болаттар тек конструкцияларға тотығуға жоғары төзімділік қажет болғанда ғана қолданылады.