Шойын және болат өндірісі

Дәріс мақсаты: Домна пешінің құрылымымен, домна өндірісіндегі балқытуға қажетті материалдар мен шикіқұрам және газдар қозғалысымен танысу және болат өндірісінің технологиясын игеру, олардың сипаттамаларын қарастыру.

Дәріс жоспары:

1. Домна пешінің құрылымы

2. Домна шикіқұрамының құрамы

3. Домна пешіндегі шикіқұрам мен газ қозғалысы

4. Мартен пешінің құрылысы

5. Мартендік әдіспен болат өндіру

6. Мартен пешінің жұмысы

7. Үздіксіз әрекетті агрегаттардағы болат өндіру

8. Болаттардың жіктелуі

Кілт сөздер: Футеровка, қаптама, үрлеу, агломерат, кокс, ағынөзек, скип, себу аппараты, мойындық, мартендік пеш, дефосфарация, десульфурация, қышқылсыздану, флюстер, скрап- кен үрдісі, скрап-үрдісі.

Домна пешінің құрылымы

Домна пеші (5.1сурет) дөңгелек қималы шахталы пештен тұрады, отқатөзімді құрылыммен футеревкаланған (жоғарғы жағы шамотты кірпішпен, ал төмеңгі жағы - көміртекті блоктармен). Құрылымның жанып кетуін тоқтату мен пеш қаптамасын жоғарғы температуралардан қорғау үшін су айналымды тоңазытқыштар қолданылады. Пеш қаптамасы мен мойындықты құрылғы табанына орнатылған бағаналармен бекітіледі. Пеш мойындығына шикіқұрам скиптермен, кейде ленталы конвейерлермен беріледі. Скиптер пешке қабылдау воронкасы және мойындыққа орнатылған себу аппараты арқылы беріледі. Ауа үрлеуші машиналардан ауа пешке ауа қыздырғыштар (мұнда ауа 1000 - 1200°С - қа дейін қыздырылады) және көрік бойымен орнатылған фурмалы аспаптар арқылы беріледі. Фурма арқылы мұнымен қоса қосымша отын да енгізіледі (табиғи газ, мазут немесе көмір шаңы). Балқыту өнімдері көріктің төмеңгі бөлігіндегі ағынөзектер арқылы шойын тасымалдаушы және қожға арналған шөміштерге шығарылады. Пеште түзілетін мойындықты газ пеш күмбезіндегі газ бөлгішке шығарылады.

Домна шикіқұрамының құрамы

Домна өндірісінде бастапқы материал болып саналады: темір кені, марганец кені, агломерат, шекемтастар, сонымен қатар жанғыш заттар мен қождамалар. Домна пешінің шикіқұрамы ретінде негізділігі 1,1 - 1,3 болатын 50 - 60% Ғе құрамды қождамаланған агломерат қолданылады, қождамаланған шекемтастарды қолдану да даму үстінде. Темір құрамды шикіқұрам материалдарының домнада балқытудың технико - экономикалық көрсеткіштерін анықтайтын негізгі қасиеттері: темір мөлшері, бос жыныс құрамы, зиянды қоспалар мөлшері, сонымен қатар гранулометриялық құрам, беріктік пен тотықсыздану қабілеті. Домна өндірісіндегі негізгі жанғыш затқа көміртасты коксты жатқызуға болады. Кокстың біраз бөлігін домна пешінің көрігіне үрленетін газ тәрізді, сұйық және қатты отынмен алмастырып балқыту кең таралымға ие болып келе жатыр. Қождамалар ретінде әктас, кейде доломит қолданылады.

Домна пешіндегі шикіқұрам мен газ қозғалысы

Қазіргі заманғы домна пештерінде онда материалдың болу ұзақтығы 4 - 6 сағат, ал газдар - шамамен 3 - 12 секунд. Балқытудың жоғарғы көрсеткіштері газдардың пеш қимасы бойымен жақсы таралуы кезінде алынуы мүмкін.

Тек осы жағдайда газдар максималь дәрежеде материалдарға физикалық жылу бере алады және олардың тотықсыздану қабілеті толығымен қолданылуы мүмкін. Белгілі болғандай, пеш қимасы бойымен газ ағынының таралымы газ өтетін шикіқұрам діңгегінің қарсыласуына тәуелді болады.

Газдардың әрқашан аумақта шикіқұраммен аз қарсыласа қозғалатынын ескере отырып, оны жүктеу үрдісінде пеш қимасы бойымен агломераттың коксқа қарағанда газөткізгіштігі аз екенін есепке ала агломерат пен коксты белгілі бір қатынаста тарата отырып, реттеуге болады. Егер мұны жасамайтын болсақ, онда газдардың негізгі бөлігі шикіқұраммен аз қарсыласа отырып қозғалады да, пештен жоғарғы температурада шығып кетеді, яғни жылу энергиясын толық қолданбайды және тотықсыздану қабілеті толықтай орындалмайды. Мұнымен қоса газдың шикіқұраммен жоғарғы қарсыласуы туындаған кезде газ аз енетін болады, сондықтан шикіқұрам аз қыздырылып, нашар тотықсызданады, бұл пештің төмеңгі жағынан қосымша энергия көзін, яғни кокс шығынын арттыруды талап етеді.

Жүктеу кезінде ең алдымен келесіні есепке алады: үрлеу пешке қабырғалардан келеді, тегіс қабырғалардың газбен қарсыласуы шикіқұрам көлеміне қарағанда төмен болады, осыған байланысты газдар қабырғада қозғалуға ұмтылады. Сондықтан, қабырғаларда газөткізгіш агломераттан аз қалыңдықтың болуы, ал центрінде кокс қалыңдығынан қалыңырақ болуы қабылданған, бұл газ ағынының центрге қарай таралуына мүмкіндік береді. Пеш бойымен де материалдар бірегей орналасуы керек.

Екі конусты сеппелі аппараты бар пештерде шикіқұрамды пешке жекелей бөліктеп енгізеді. Жүктеу бірнеше скипті құрайды (көбінесе төрт, ал кейде үш, төрт, алты) және кенді бөліктен (негізінен агломераттан) және шикіқұрамды есептеудегі қатынаспен алынатын кокстан тұрады. Жүктеу біріккен, бөлшекті және ажыратылған болуы мүмкін, біріншісінде оған енетін барлық агломерат пен кокс скиптері кіші конусті айналдырмай жіберу арқылы үлкен конусқа жинақталады, одан кейін пешке бір үлкен конусты жібере отырып, жүктелінеді (оны белгілеу мысалы: ААКt); екіншісінде агломератты үлкен конусты бір рет түсіру арқылы жүктейді, ал коксты - екінші ретте (ААtККt) және үшіншісінде беріліс екі қабылдағышпен жүзеге асады, бірақ әрқайсысында кокс та, агломерат та болады (ААК, ККАt). Берілген белгілеулерде t белгісі үлкен конустың жіберілуін, А - агломерат скипін, К - кокс скипін білдіреді. (Берілісті жинау реті мен колошник бойымен берілістердің таралуы сеппелі аппаратты суреттеуде жоғарыда келтірілген).

Мойындық қимасы бойымен агломерат пен кокстың таралымын басқару үшін келесілер қолданылады: үлкен конустағы агломерат пен кокс скиптері жинағының реттілігін өзгерту, бөлек және ажыратылған берілістерді қолдану, беріліс массасын өзгерту, мойындықтағы сеппе деңгейін сатылы өзгерту, пешке берілісті жүктеу кезінде үлкен конусты толық емес түсіру, мойындық қабырғаларында қозғалмалы плиталарды қондыру.

Шикіқұрам таралымын осы әдістерді қолдана отырып реттеуде сеппелі материалдарды енгізудің келесі белгілі заңдылықтарын есепке алады:

- үлкен конустан келіп түсетін материалдар мойындықта жота бойымен тік орналасады;

- жота қабырғаларда орналасқанда бір, ал қабырғалардан алынғанда екі сырғымаға (скат) ие болады;

- шикіқұрам құлаған орында көп мөлшерде ұнтақ материал жинақталады, ал ірі кесектер айтарлықтай шамада жотаның табанында жиналады, сондықтан да жота аумағында шикіқұрамның газөткізгіштігі төмен болады. Осы кезде ұнтақтың негізгі бөлігі агломерат болып есептеледі;

- жотаның орналасуына мойындықтағы сеппе деңгейіне тәуелді болады, сеппенің деңгейі H₁ - ден H₃ - ке төмендегенде жота мойындық қабырғаларына жақындайды;

- жотаның орналасуы үлкен конус пен мойындық қабырғасы арасындағы саңылауға да тәуелді болады, саңылау кіші болғанда жота қабырғада, ал үлкен болғанда қабырғадан тыс орналасады;

- шынайы еңіс (естественный откос) бұрышы еркін орналастыру кезінде жоғарыдан құлап келе жатқан кокста агломератпен салыстырғанда кіші болады, сондықтан үлкен конус себу кезінде пеш қабырғасында агломераттың қалың қабаты, ал ортасында кокстың қалың қабаты пайда болады;

Сурет 5.1 - Домна пеші:

1 - мойындықтың қорғаныс сегменттері; 2 - үлкен конус; 3 - қабылдау воронкасы; 4 - кіші конус; 5 - шикіқұрам таратқыш; 6 - үлкен конус воронкасы;

7 - көлбеу көпір; 8 - скип; 9 - ауа фурмасы; 10 - шойын ағынөзегі; 11 - қож ағынөзегі

- осындай еңіс бұрыштарының айырмашылығына орай беріліс массасын азайту пеш ортасында агломерат қабаты қалыңдығының кемуіне алып келеді және аумақ ортасында агломератсыз жақсы газөткізгіштікті қалыптастыруға мүмкіндік береді;

- үлкен конусты толық емес түсіру материал жоталарының мойындық қабырғаларына қарай орналасуына және ұнтақтың көп мөлшерінің периферияға түсуіне мүмкіндік туғызады;

- беріліс үлкен конустан жүргізілгенде оның төмеңгі бөлігі қабырғада жанады, бұл кезде центрге берілістің соңғы бөлігі түсірілетін жота түзіледі, яғни пеш центріне негізінен үлкен конусқа соңынан жүктелген скип материалдары түсіп отырады. Сәйкесінше, ААКК агломератпен беріліс кезінде пеш центріне көп мөлшерде кокс, ал кері бағытта KKAAt берілген кезде көп мөлшерде агломерат беріледі.

Жүктеу ретін кері ауыстыру мойындық қимасы бойымен материалды таратуда күшті әрекетті болып есептеледі және өте қажетті амал ретінде қолданылады, материалдардың таралуына KAKAt, AKKAt типті аралық реттіліктегі жүктеу түрлері жатады.

Жалпы пеш қимасы бойымен материал таралымын екі конусты аппарат көмегімен реттеу күрделі және үздіксіз жүргізілуі керек. Соңғы жылдары кейбір пештерде мойындық қабырғаларына горизонталь жазықтықпен орналастыруға және олардың көлбеу бұрыштарын өзгертуге мүмкіндік беретін қозғалмалы плиталар орнатылған. Плитаға түсетін шикіқұрам кесектері көрінеді және плита қалпын өзгерте отырып, шикіқұрам мойындықтың берілген аумағына бағыттауға болады.

Конуссыз жүктелетін құрылғылы пештерде шикіқұрамды пешке кезекпен ашылып отыратын екі шлюзды бункерлер арқылы енгізеді, ал бункерлерге оны белгілі бір аралықта агломерат пен кокс үлестері салынған көлбеу ленталы конвейерлермен жеткізіледі. Бір бункерге кокс немесе агломерат бөлігі лентадан келіп түседі, бункерден бөлікті оны жүктеу кезінде (60 - 140с) вертикаль ось бойымен ондаған айналым жасайтын көлбеу айналмалы науа бойымен пеш мойындығына енгізеді.

Жүктеудің бұл әдісін сипаттау үшін көбінесе «беріліс» термині емес, жүктеу циклі ұғымы қолданылады. Жүктеу циклі - бұл қайталанып белгілі бір ретпен орналастырылып отыратын шикіқұрам материалдарының үлестерінің жиынтығы. Үлестердің максималь масссасы себу құрылғысының шлюзді бункер (50 - 80м³) көлемімен анықталады. Циклдағы үлестер саны 5 - 7 - ден 14 - ке дейін өзгеруі мүмкін.

Айналмалы науаны қолдану мен оның көлбеу бұрышын шлюзді бункерден материалдың әр үлесін жүктеген сайын өзгертіп отыру материалдың мойындық бойымен кең ауқымда таралып отыруына және агломерат пен кокс қабаттарының қалыңдығын олардың біртекті орналастырылып, газ ағынының тиімді қолданылу деңгейіне қол жеткізе отырып реттеуге мүмкіндік береді.

Домна пешіндегі шикіқұрамның газөткізгіштігі мен шикіқұрам және газ арасындағы жылу алмасу мен химиялық үрдістер қалай жақсы өтетіндігі жөнінде белгілі бір мәлімдеме жасау үшін температура мен қима бойындағы газ құрамы жөніндегі мәліметтерді білген жөн. Газдардағы СО₂ мөлшерінің жоғары болуы мен төмен температура пештегі химиялық және жылу алмасу үрдістерінің толыққандылығын көрсетеді. Пештің қарқынды және үнемді жұмысы үшін перифериядағы СО₂ мөлшері мен пеш осьі бойындағы мөлшер біршама төмен, ал қабырғадан 1 - 2м қашықтықта жоғары болуы ұсынылады.

Жаңа пештерде температураны бақылау мен пеш қимасы бойымен газдардың жинақталуын қадағалау үшін қаптама мен футеревка арқылы енгізілетін шикіқұрам деңгейінде және шикіқұрам көлемінде оның деңгейінен 1,5 - тен 7 - 12м - ге дейінгі төмен арақашықтықта перифериядан пеш центріне қарай периодты түрде алмасып отыратын зондтар қолданылады. Барлық пештерде мойындықтағы сеппе деңгейін бақылайды, пеш күмбезіндегі саңылау арқылы өткізілген тігінен орналасатын штангалар - екі зонд көмегімен бақылау жалпыға бірдей қабылданған. Жұмыс кезінде зондтың төмеңгі ақыры шикіқұраммен бірге біртіндеп түсе отырып, шикіқұрам бетінде орналасады, зондтар шикіқұрам деңгейінің өзгерісін бейнелейтін бақылау - өлшеу құрылғыларымен байланысқан, үлкен конустан шикіқұрамды енгізген кезде зондтарды көтереді. Қазірде шикіқұрам деңгейін сеппе бетіне инфрақызыл, микротолқынды және басқа да барлаушыларды енгізу көмегімен беттеспей өлшеу әдістері қоланылысқа енгізіліп келе жатыр.

1864 жылы Пьер Мартен пеште ең алғаш болат балқытуды жүргізді. Ол өз құрылымында және толықтай ғасыр бойы әлемде болаттың көп мөлшері мартендік пештерде балқытылған. Өндірістің бұл әдісі өзінің әмбебаптылығымен байланысты – олардың алынуы болаттың әр маркасын даярлау үшін сұйық пен қатты металдың кез келген қатынасында әр түрлі шойын типтерін қолдана отырып және бұрыңғы бақылау мен талдау кезінде мүмкін болады. Ал қазіргі таңда мартендік пештерден әлем металлургтарының барлығы бас тартты, тек ТМД елдерінде мартендік өндіріс үлесі шамамен 30% - ды құрайды (әлем бойынша бұл 3%), ТМД елдерінде мартендік пештер қолданыстан жайлап шығарылуда, оның ішінде, Ресейде 2010 жылы мартендік болаттар үлесі 10% - дан аспайды деп күтілуде.

Сурет 5.2 - Мартен құрылғысы

Мартендік пеш (5.2 - ші сурет) шағылдырғыш құрылғы болып саналады. Пеш кешені келесідей негізгі элементтерден тұрады: жұмыс кеңістігі (1), басы (2), тік каналдары (3), қож шығарғыштар (4), реге­нераторлар (5), борова, алынатын клапандар, ошақ - утилизатор (6), газ тазалағыш (7), бу құбыры (8), желдеткіш (9). Пештің жұмыс кеңістігі алдыңғы және артқы қабырғалармен шектелеген, жоғарыдан – енгізбемен, төменнен – оттықпен, тігінен – басшалармен. Алдыңғы қабырғада шихтаны жүктеу мен шойынды құюға арналған білікті терезелер (10) орналасқан, артқы бөлігінің төменіңде – болат шығару саңылаулары орналасқан (11). Пеш футеревкасын әр түрлі етіп жасайды: арматуралы – шамоттан, олардың және болат корпус арасында - жылу оқшаулағыш қабат, жұмысшы қабат болады – балқыту сипатына қарай - динас немесе магнезиттен жасалады, ал жұмысшы қабат бетінде сәйкес балқыма болады (құм немесе магнезитті ұнтақ). Мартендік әдіспен болат өндіру негізгі пештерде жүзеге асқан болатын. Пеш енгізбесін жылуға төзімді магнезит хромитті немесе динансты кірпіштен жасайды. Басшалар арқылы отын мен ауа беріледі. Ванна үстімен газ қозғалысының бағытын периодты өзгерте отырып, жану өнімдерін жояды. Жұмысшы кеңістігі басшадан тік каналдар арқылы және қож шығарғыштар регенератормен жалғанған. Регенераторлар мартендік пештердің негізгі міндетті элементі болып саналады, онсыз қажетті температураға қол жеткізу және балқыған түрдегі болат алу мүмкін емес. Қож шығарғыштар ірі шаңдарды шөктіре отырып, шығарылатын газдарды бірніші ретті тазалауға арналған. Регенераторлардан соң бу газдары бу құбырына түседі, немесе ауаға жіберілмес бұрын газды тазалаудан өтеді. Түтін құбыры газды байланыс қақтығысын қамтамасыз ететін ауырлыққа қабілетті болу керек. Сондықтан ірі мартендердің түтін құбыры 100м болады.

Жоғары фосфорлы шойындарды өңдеу үшін цилиндрлік төмеңгі бөлікке ие және тігінен ажыратылатын айналмалы мартендік пештер қолданылған болатын, бұл қожды білікті терезелер арқылы көпретті айналдыруға мүмкіндік береді. Мұндай пештер құймалы цехтарда қолданылады, мұнда сұйық болатты жиі аз үлестермен беріп отыру керек болады.

Орташа мартендердің сыйымдылығы 125 - 300т, ал үлкен жүктілерде 900т болады. Мартендік балқытудың ерекшелігі оның металл ваннасына жылу мен оттегінің қож қабаты арқылы жоғарыдан берілуінде. Сондықтан, үрдістің керекті жылдамдығына ие болу үшін пеш ваннаның аз тереңдігінде (~ 1м) балқыған металдың үлкен бетке (0,5м² / т) ие болады.

Пеш жұмысының қағидасы келесіге негізделген: шихтаны жүктегеннен кейін басшалардан отын (мазут, табиғи газ) регенераторда ~ 1200°С - қа дейін қыздырылған ауа желдеткіштен беріледі, бұл жалын температурасын туғызады - 1900°С. Тиімді жылу берілісі үшін жалын ваннамен жанасуы және оның бетімен өтуі керек. Жалын жылуы ваннадан шамамен 85% сәулеленумен, ал 15% - конвекциямен беріледі. Шыққан газ пештен басша арқылы пештің өзге аяғында 1500°С температурамен беріліп, жылудың негізгі бөлігі қарсы регенератордағы оттөзімді енгізбе арқылы беріледі. Регенератор «үрлеу арқылы» суыған соң және «газ арқылы» қыздырылған соң клапандарды ашады, мұның нәтижесінде газ ағынының бағыты қарама-қарсы өзгереді.

Мартендік үрдісте ваннаның ұзындығы мен тереңдігі бойынша температуралық біртексіздік пайда болады, бұл кезде қож температурасыәрқашан металл темперасынан жоғары болады. Температураның айшықталуына көміртегі қышқылданғанда түзілетін СО көпіршіктерінің есебінен ваннаның «қайнауы» мүмкіндік береді. Оттегі көзі болып үрленетін ауа, жану өнімдері (СО₂, Н₂О), сонымен қатар қосымша енгізілетін қатты тотықтырғыштар табылады. Керекті құрам мен металл тепмературасы орнағаннан кейін легирлеуші мен қышқылсыздандырғыштар қосу арқыл қайнауды тоқтатады.

Мартендік балқытудың жалпы ұзақтығы 6 сағаттан астам, жылудың қолданылу коэффициенті 50% - дан аз емес.

Шихтаның құрамына байланысты мартендік үрдіс екі түрлі болады: кенді-скрап және үрдіс-скрабы. Кең таралған скрап-кенді үрдіс кезінде шихтадағы сұйық шойын үлесі 60%-ды құрайды (скраптағы үлесі небәрі 30%), бұл қатты тотықтырғыштардың - кен, агломерат, шекемтастардың жоғары мөлшерін - шамамен 10%, сонымен қатар флюстердің жоғарғы шығнын қажет етеді. Скрап - үрдісте шихта негізін болат сынықтары құрайды, және тек металды ғана балқыту керек болады. Бұл үрдісті қышқыл футеревкада жүзеге асыруға мүмкіндік береді, ол газды және бейметалдық қоспалары бойынша таза болат алуға мүмкіндік береді. Ваннаның «қайнауы» үшін шихтаға арнайы карбюризаторлар - көміртек құрамды қоспалар қосады (қатты шойын, кокс және т.б.).

Соңында айта кетерлік жай, жақсы өңделген технологиялық үрдіске ие болуына қарамастан мартендік үрдіс барлық жағынан конвертерлі және электрлі болат балқыту өндірістерінен артта қалып отыр. Сондықтан, мартендік пештер және балқыту технологиялары пудлингті үрдістер секілді металлургия саласының тарих беттеріне жақынырақ.

Үздіксіз әрекетті агрегаттардағы болат өндірісі

Бұдан бұрынырақ айтып өткендей, қазіргі бар болат өндіру агрегаттары (конвер­терлер, мартендік, доғалы, индукциялы пештер) периодты сипатте жұмыс жасайды және осыған орай, бірқатар кемшіліктеге де ие. Заманауи болат балқыту өндірісінің жоғары деңгейде болуына қарамастан, агрегаттардың тоқтап тұру уақыттарының үлесі балқыту мен циклдің барлық уақытының жартысын құрайды екен. Меншікті өнімділікті одан әрі арттыру көмекші жұмыстарға жұмсалатын уақытты азайту есебінен ғана мүмкін болады. Осы мезетте үздіксіз әрекетті болат балқыту агрегаттарын жасап шыңару мәселенің шешімін табуға мүмкіндік береді.

Үздіксіз әрекетті болат балқыту агрегаттарының құрылымын асап шығару және осы агрегаттарда болат балқыту үрдісін өңдеумен әлемдегі көптеген елдер мамандары шұғылдануда, бірақ әзірге еш сенімді нәтиже табылған жоқ. Біріншіден, бұл шойыннан бір уақытта термохимиялық қасиеттері жағынан әр текті қоспаларды шығрып алу үшін әр түрлі жағдайларды жасай білудің қажеттілігмен байланысты. Екіншіден, болат балқыту үрдісінің бұл сұлбасы бір уақытта жүргізілуі мүмкін емес сатылар қатарынан тұрады. Үшіншіден, қажетті технологиялық операциялар реттілігін қамтамасыз ететін және жоғары температуралар кезінде жөндеу мүмкіндігі болмаған жағдайда жоғары төзімділікке ие агрегат құрылымын жасау күрделі болып табылады. Ақырында, техникалық шешім қазіргі қолданыстағы заманауи үрдістермен салыстырғанда экономикалық тұрғыдан тиімді болуы керек.

Мұнымен қоса, қазіргі таңда ҮӘБА-ның бірнеше үлгілері ұсынылып келеді, оларды келесідей топтарға бөлуге болады:

- үрдіс сатысының санына қарай: көпсатылы, яғни агрегаттың жеке бөлігінде бір не бірнеше технологиялық операциялар жүреді; бір сатылы, бұл кезде барлық саты қоысылып кеткен, және барлық қоспалар бір уақытта жойылады;

- агрегат құрылымы бойынша: жалпақ, оларда газ тәрізді және қатты реагенттер жалпақ және желобты реакторларға түседі; ағысты реакторлар, мұнда барлық материалдар ілінбелі ұнтақталған тамшы тәрізді күйде болады; тек металл сынықтарын өңдеуге арналған шахталы пештер;

- балқу өнімдерінің қозғалыс бағытына байланысты: тік ағынды, яғни қож бен металдың қозғалысы бір бағытта жүреді; ағынға қарсы, яғни қож бен металл қарсылас бағытта жүреді.

Сұйық шойынды болатқа айналдыруға арналған ҮӘБА - ның көбісі жалпақ агрегат түрінде болады. Металл сынықтарының үздіксіз өңделуі доғалы, немесе шахталы пештерде жүзеге асады. Айта кетерлік жай, сұйық шойынды өңдеуге арналған ҮӘБА жартылай өнеркәсіптік сыналу деңгейінде, мұнымен қоса олар метал сынықтарын өңдеуде бірқатар танымалдылыққа ие. Бірақ соңғы жағдайда алынатын металл жартылай өнім болып саналады және көмекші агрегаттарда болат қылып дайындауды қажет етеді, бұл дегеніміз мұндай үрдіс қазіргі таңдағы болат балқыту тиехнологияларының толыққанды орны басушысы бола алмайды.

Осылайша, бүгінде жоғарғы сапалы болат алуға мүмкіндік беретін және қазіргі болат балқыту технологиясының орнын алмастыра алатын оңтайлы ҮӘБА құрылымы әзірше табыла қойған жоқ. Бұл мәселенің шешімін болат балқыту үрдістеріне басқаша көзқараспен қарау арқылы табуға болатын болар. Кез келген үздіксіздік бұл белгілі жиіліктегі үзіктілердің жиынтығы болып саналады. Мысалы, домна үрдісі үздіксіз болып саналады, алайда балқу өнімдерін енгізу де, шығару да периодты режимде жүзеге асады. Болат балқыту үрдісі қатыстық үздіксіз шарттарына қазіргі технологияларына жақын бағытта дами түседі. Тек бір мәселенің шешімін табу үздіксіз үрдісті қалыптастыруды айтарлықтай қысқартады. Жалпы алғанда, бұл тікелей болат балқыту агрегаттарының қызметін қысқарту есебінен жүргізіледі, атап айтқанда:: шойынды домнадан тыс күкіртсіздендіру, оны домнаның негізгі желобында кремнийсіздендіру, белсенді миксерлер қолдану, болатты шығу алдында қышқылсыздандыру, шөмішті металлургия, пештен тыс өңдеу және т.с.с.

Болаттың жіктелуі

Жіктеудің әлемдік бірегей жүйесі қазірде жоқ. Біршама факторларға тәуелді және қасиеттерін тез меңгеру мақсатымен болатты келесі белгілері бойынша жіктейді: тағайындалуы, сапасы, құрамы, өндірілу әдісі.

Ресейде бұдан өзге де жіктеу әдістері бар. Тағайындалуы бойынша болат, құрылымдық, аспаптық, мойынтіректі болып бөлінеді. Сапасы бойынша үш топқа бөлуге болады: жоғарғы сапалы, сапалы, қарапайым сападағы. Қышқылсыздануы бойынша - қайнаған, жартылай тыныш, тыныштықтағы. Өндірілу әдісіне қарай болат конвертерлі, электрлі болуы мүмкін, мұнымен қоса, осы кездердегі нақты алу шарттарының болуына байланысты. Көбінесе болаттың сапасының көрсеткіші болып табылатын құрамына сай оны екі негізгі сұрыпқа бөледі: көміртекті, оның ішінде аз көміртекті, орта көміртекті және жоғарғы көміртекті; легирленген, оның ішінде аз легирленген және жоғарғы легирленген. Жоғарғы легирленген болаттарда темір мен көміртегіден басқа бір не бірнеше элементтердің біршама мөлшері болады: никель, марганец, кобальт, молибден. Жоғарғы легирленген болаттар қатарына тот баспайтын, аспаптық болаттар қатары енеді.

Маркаларда шамамен химиялық құрамды өрнектеу үшін Ресейде металдағы элементтерді кириллица әріптерімен белгілеу қабылданған (мысалы, Мn - Г; Сr - X; Ni - Н; V - Ф; Ti - Т), ал олардан кейін тұратын сандар олардағы пайыздық дәлдікпен құрамындағы мөлшерін көрсетеді. Әріптен кейін тұратын сандар болмаса, сол элементтің 1%-дан аз екенін көрсетеді. Легирленген болаттарды белгілеуде алғашқы сандар көміртегі мөлшерін пайыздың жүзден бір үлесімен көрсетеді. Мысалы, 30Х2Н болатта 0,3% С, 2% Cr және 1%-дан аз Ni құрамды.

Бақылау сұрақтары:

1. Домна пеші неден тұрады?

2. Домна пешінде балқытудың жоғарғы көрсеткіштеріне қалай қол жеткізуге болады?

3. Пештегі химиялық және жылу алмасу үрдістерінің толыққандылығына не әсер етеді?

4. Домна пешінде балқытудағы бастапқы материалдарды атаңыз.

5. Екі конусты сеппелі құрылғысы бар пештерде берілістің қандай түрлері бар?

6. Химиялық құрамы бойынша болат сипаттамасы.

7. Скрап - кенді үрдіс технологиясы жөнінде айтып беріңіз

8. Мартендік үрдіс технологиясы жөнінде айтып беріңіз.

9. Болаттың жіктелуі туралы не білесіз?

10. Болат балқыту үрдісіндегі тотықсыздану және ақырғы кезеңдері.

11. Мартендік пештегі болат өндірісін айтып беріңіз.

12. Қож салғыштар не үшін қажет?

13. Неліктен қазіргі таңда мартендік пеш қолданылмайды?

14. Металдағы элементтердің мөлшерін пайызбен дәлдікпен көрсете отырып олардың құрамын қалай белгілейді?

15. Неліктен жалын ваннамен жанасады және оның бетімен неге оның бетіне жайылып кетеді?

Глоссарий:

1. Кокс - ауасыз 950 - 1200°С - қа дейін қыздыру арқылы тас көмірден ұшпа заттарды жоюдан кейін қалған кеуекті зат.

2. Жүктеу циклі - белгілі бір ретпен орналасқан шикіқұрам материалдары үлестерінің қайталанып отыратын жиынтығы.

3. Шикіқұрам - металлургиялық, химиялық және өзге де агрегаттарда өңдеуге жіберілетін белгілі бір пропорциядағы бастапқы материалдар мен отынның қоспасы.

4. Агломерат - агломерация үрдісінде алынған кесектелген кенді концентрат.

5. Мартендік пеш - шойын мен болат сынықтарынан берілген химиялық құрам мен сападағы болат өңдеуге арналған регенеративті пеш.

6. Конве́ртер - қайта өңделетін балқытылған шойыннан және ауамен не техникалық таза оттегімен үрленген шихтадан болат алуға арналған аппарат.

7. Фосфорсыздандыру - балқыған шойыннан, болаттан не қождан фосфорды жою.

8. Күкіртсіздендіру - балқыту кезінде немесе балқыту агрегатынан тыс балқытылған металдан, қорытпадан және қождан күкіртті жою.

9. Металдарды қышқылсыздандыру - балқытылған металдардан онда еріген металдың механикалық қасиетін нашарлататын оттегіні жою үрдісі.

Блиц - тест:

1 нұсқа

1. Ауақыздырғышта ауа қандай температураға дейін қыздырылады?

a) 2000 - 2200°C

b) 1500 - 2000°C

c) 1600 - 1800°C

d) 1000 - 1200°C

e) 500 - 1000°C

2. 1,1 - 1,3 негізділігінде қождамаланған агломераттағы темір мөлшері қанша?

a) 10 - 20%

b) 20 - 30%

c) 50 - 60%

d) 80 - 90%

e) 85 - 95%

3. Пештегі материалдар қалай орналасуы керек?

a) Қабырғаларда қалың агломерат қабаты, центрінде кокстың қалың қабаты, шеңбер бойымен материалдар біртекті орналасуы керек

b) Қабырғаларда қалың кокс қабаты, центрінде агломераттың қалың қабаты, шеңбер бойымен материалдар біртекті орналасуы керек

c) Қабырғаларда материалдар біртекті, центрінде кокстың қалың қабаты, шеңбер бойымен қалың агломерат қабаты орналасуы керек

d) Қабырғаларда материалдар біртекті, центрінде агломераттың қалың қабаты, шеңбер бойымен қалың кокс қабаты орналасуы керек

e) Көлем бойынша материалдар біртекті орналасуы керек

4. Домна пешінде төмеңгі бөлік немен футеревкаланады?

a) Магнезитті кірпішпен

b) Көміртекті блоктармен

c) Кварцтық боймен

d) Шамотты кірпішпен

e) Династы кірпішпен

5. Зондтар қандай аралықта қолданылады?

a) Оның деңгейінен 2,5 - ден 9 - 10м жоғары

b) Оның деңгейінен 2,5 - ден 9 - 10м төмен

c) Оның деңгейінен 1 - ден 2 - 25м төмен

d) Оның деңгейінен 0,5 - ден 2 - 7м төмен

e) Оның деңгейінен 0,2 - ден 1 - 2м төмен

6. Домна өндірісінде негізгі жанғышқа не жатады?

a) Мазут

b) Мұнай өнімдері

c) Тас көмірлі кокс

d) Табиғи газ

e) Көмір шаңы

7. Әрбір жарты берілісте кокс та, агломерат та болатын пешке шикіқұрам беру қалай аталады?

a) Біріккен біріліс

b) Бөлшектік беріліс

c) Ыдырата беру

d) Тотыққан беріліс

e) Қабылдау берілісі

8. Бункерден порцияны алу уақыты:

a) 6 - 12с

b) 20 - 30с

c) 30 - 60с

d) 60 - 140с

e) 120 - 200с

9. Циклдағы порция саны қандай аралықта ауытқуы мүмкін?

a) 15 - 17 - ден 24 - ке дейін және одан да жоғары

b) 10 - 12 - ден 16 - ға дейін және одан да жоғары

c) 10 - 12 - ден 16 - ға дейін және одан да жоғары

d) 8 - 9 - дан 12 - ге дейін және одан да жоғары

e) 5 - 7 - ден 14 - ке дейін және одан да жоғары

10. Қазіргі заманғы домна пешінде газдың болу ұзақтығы қандай?

a) 2 - 3сағат

b) 4 - 6сағат

c) 3 - 12сағат

d) 3 - 12секунд

e) 4 - 6секунд

2 нұсқа

1. Үлкен жүктемелі мартендер сыйымдылығы:

a) 600т

b) 700т

c) 800т

d) 900т

e) 1000т

2. Пеш температурасын айқындай отырып, ваннаның «қайнауы» қалай жүзеге асады?

a) Көміртегі тотығуынан бөлінетін СО көпіршіктері есебінен

b) Қышқылсыздандырғыштар әсерінен

c) Көміртегі тотығуынан бөлінетін СО₂ көпіршіктері есебінен

d) Бөлінетін Н₂ көпіршіктері әсерінен

e) Қатты тотықтырғыштар әсерінен

3. Скраб-үрдісте шихта негізі болып саналады:

a) Қатты шойын

b) Кокс

c) Болат сынықтары

d) Кендер

e) Агломерат

4. Борова не үшін керек?

a) Пешке түсетін газ бен ауаны жану өнімдерінің жылуы есебінен қыздыру үшін

b) Пешке отын мен ауа берілісінің және жұмысшы кеңістігінен жану өнімдерінің шығарылу бағытын өзгерту үшін

c) Қож шаңдары мен бөлшектері арқылы түсетін жану өнімдерін шөктіру не жинақтау үшін

d) Жану өнімдерін салқындату үшін

e) Ауа, газ және жану өнімдері үшін

5. Барлық материалдар ұшқынды шаңды тамшы тәрізді күйде болатын агрегат құрылғысының түрі:

a) Шахталы реакторлар

b) Түпкі реакторлар

c) Жіңішке ағысты реакторлар

d) Болат балқыту реакторлары

e) Тура реакторлар

6. Болатты қышқылсыздану әдістері:

a) Төмен көміртекті, орташа көміртекті, жоғары көміртекті

b) Төмен және жоғары легирленген

c) Конвертер­лі, электрлі болат

d) Қайнаған, тыныш және жартылай тыныш

e) Қайнаған, тыныш емес.

7. Мартен пешіндегі отын мен ауа қайда түседі?

a) Басшалары арқылы

b) Борова арқылы

c) Клапандар арқылы

d) Пеш енгізбесі арқылы

e) Ауа каналдары арқылы

8. Регенратордағы ауа қанндай температураға дейін қызады?

a) 1500°С

b) 1300°С

c) 1200°С

d) 1000°С

e) 1800°С

9. Мартендік пештің жұмысшы қабаты дайындалған:

a) Шамоттан

b) Динас не магнезиттен

c) Магнезит пен хромиттен

d) Хромит не доломиттен

e) Доломит не шамоттан

10. Жылудың қолданылу коэффициенті:

a) 60% - дан жоғары

b) 50% - дан төмен

c) 40% - дан жоғары

d) 70% - дан жоғары

e) 30% - дан аз

Дәріс 6