Болаттың қышқылсыздануы

Жұмыстың мақсаты: Әртүрлі өндірістік жағдайлардағы қышқылсыздандырудың оптимальды шығынын анықтау.

Жұмыс жоспары:

1. Қышқылсыздандырғыш ретінде қолданылатын элементтер

2. Қышқылсыздандыру түрлері

3. Есеп шығару мысалдары

4. Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар

Кілт сөздер: Қышқылсыздандыру, тұнбалардың тұнуы, қышқыл.

Бақылау сұрақтары:

1. Қышқылсыздандырғыш ретінде қандай элементтер қолданылады?

2. Қышқылсыздандырудың қандай түрлерін білесіздер?

3. Қышқылсыздандырудың кең тараған түрлері.

4. Синтетикалық қожбен өңдеу дегеніміз не?

5. Кешенді қышқылсыздандырғыштар туралы айтып беріңіз.

Глоссарий:

1. Қышқылсыздандыру - балқыған металдардан (бастысы болаттан) еріген оттегіні жою.

2. Қышқыл - қандай да бір химиялық элементтің оттегімен қосылысын көрсететін зат.

Теориялық бөлім

Қышқылсыздандыру болатты балқытудың ең соңғы сатысы болып табылады. Бұл болат балқыту ваннасында темірдің де қышқылсыздануына байланысты. Болаттағы оттегі оның механикалық қасиетін төмендетеді.

Қышқылсыздандыру ретінде темірге қарағанда оттегіні көп қолданады. Оларды таза күйінде немесе темірмен қорытпасымен қолданады (ферросилиций, ферромарганец т.б.). Сондықтан, оларды ферроқорытпа деп атайды. Онымен қоса қышқылсыздандыру немесе легірлеуші ретінде никель, молибден, мыс сияқты элементтерді қолдануға болады. Металл құрамындағы оттекті жоятын технологиялық операцияларды қышқылсыздандыру деп атайды.

Болат балқыту өндірісінің практикасында қышқылсыздандырулардың келесідей түрлері қолданылады:

- терең (тұнбалы);

- диффузионды (экстракциялық);

- синтетикалық қождармен өңдеу;

- газдармен өңдеу және т.б.

Осылардың ішіндегі ең көп қолданылатыны терең немесе тұнбалы түрі. Оның мағынасы металға қышқылсыздандырғыш элементін салып, болаттағы еріген оттегіні ерімейтін қышқылға айналдыруы.

Осының нәтижесінде, металда, тығыздығы болаттың тығыздығынан төмен болатын, аз еритін қышқыл түзіледі. Осылайша «тұнба» қожға өтеді («тұнбалы» түрінің атауы осыдан шығады).

Қышқылсыздандыру келесi реакциялар бойынша жүреді:

[Mn] + [O] → (MnO),

[Si] + 2[O] → (SiO₂),

2[Al] + 3[O] → (Al₂O₃) және т.б.

Оттекті - конвертер өндірісінде қышқылсызданудың терең түрі қолданылады.

Қышқылсыздандырудың екінші мағынасы болаттың берілген химиялық құрамын анықтау болып табылады.

Металда оңай балқығыш және жақсы қалқып шығатын кешендердiң металда алу мақсатымен бір немесе бірнеше элементтер қоспасынан тұратын: силикомарганец (Si + Mn), силикокальций (Si + Ca), AMC (Al + Mn + Si) қоспасы, КМК (Si + Mn + Ca) қоспасы және т.б. кешенді қышқылсыздандырғыштар жиі қолданылады.

4.1 - ші кестеде ең көп тараған қышқылсыздандырғыштардың химиялық құрамы берілген.

Кесте 4.1 - Қышқылсыздандырғыштардың химиялық құрамы

Қышқылсыздандырғыш	С	Si	Mn	P	S	Cr
Ферромарганец: төменкөміртекті	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

Қышқылсыздандырудың дәрежесіне байланысты болаттың 3 түрі белгілі: қайнаған (қ), тыныш (т), жартылай тыныш (жт). Қайнаған болатты қышқылсыздандыру, оның көміртегімен теңсалмақты қабатынан жоғарылығын сақтап, металл құрамындағы оттектің мөлшерін төмендетуге алып келеді. Бұл дегеніміз металл құрамындағы оттек 0,3 - 0,5% болғанда әлсіз қышқылсыздандырғышты (марганец) енгізумен қол жетімді болады.

Жартылай тыныш болаттарда оттек мөлшері сутегі мөлшерімен тең болып келеді. Қалған кремнийдің мөлшері 0,08 - 0,12% болу керек.

Бұл болатты марганец және кремниймен қышқылсыздандырады. Тыныш болатта оттегі мөлшері сутегі мөлшерінен кем болып келеді. Бұл болатты марганец, кремний, алюминиймен қышқылсыздандырады.

Қышқылсыздандыру мен легірлеудің шығындарын анықтау үшін келесілерді білу қажет:

1 - балқыма массасын;

2 - ферроқорытпалардың қоспасына дейiн балқымадағы осы қоспанының мазмұнын;

3 - ферроқорытпадағы қышқылсыздандыратын элементтің құрамын;

4 - қышқылсыздандыратын элементтің ұшуын;

5 - болаттың қышқылсыздандыруға дейінгі және кейінгі құрамын.

Ферроқорытпалардың шығынын келесі формуламен анықтауға болады:

х = а · Т / в · с - 100, кг (4.1)

мұндағы, х - ферроқорытпаның қажет құрамы, кг; а - болатқа енгiзiлетін элемент саны, дайын болаттағы оның орташа мөлшерінен қышқылсыздандыру алдындағы ваннадағы қалдық мөлшерін алғандағы мөлшерге тең; в - қышқылдансыздырғыштағы қышқылсызданатын элементтiң мөлшері, %; с - қышқылсызданатын элементтiң қабылданылуы: с = 100 - У,

мұндағы, У - ұшпа көлемі, %; Т - балқыма массасы, кг.