4 Ферросилиций балқымасын диспергациялау

Форсункалы әдістерге жататын диспергациялау үррдісі сұйық металл ағының энергия тасымалдағыштармен (ауамен) тозаңдату нәтижесінде іске асады. ФС15Г маркалы ферросилицийді тозаңдату үшін жылдамыдғы дыбыс жылдамдығынан артық ауа ағыны қолданылады. Ол үшін қысымы 20 атм-дан артық ауаны Ловаль соплосы тәріздес форсункасы арқылы ферросилиций ағынының осіне жанамалап беріледі.

Шөміш шамот кірпішімен қаланып, оның астыңғы бөлігінде стопор, диаметрі 8-10 мм калибрленген тесікке ие отқа төзімді стаканнан орындалған канал және металл ағының сығылған ауамен тозаңдатуға арналған форсунка орналасқан (сурет 3). Шөміш балқыманы қабылдар алдында табиғи газбен 1 сағат бойы қыздырылады.

Ферросилиций балқымасы шөміштің түбінде орналасқан стопормен жабылатын арнайы калибрленген тесік арқылы диспергаторға беріледі де, ауа ағымының көмегімен ұсақ тамшыларға шашыратылады. Диспергатор жоғарғы (негізгі) бөлігі цилиндр түрінде, ал төменгі бөлігі конус түрінде орындалған іші қуыс аппарат. Диспергатордың цилиндрлі формасы центрден итергіш күштердің әсерінен түйіршіктелген ферросилиций бөлшектерінің қабылдағышқа (диспергатордың төменгі бөлігіндегі конус) түсу жылдамдығын төмендетуге және сол арқылы олардың суып үлгеруіне мүмкіндік туғызады.

Қорытпаны тозаңдату алдында шөміш форсункасына 800-1200 м³/сағ шығынымен ауа беріліп, стопор ашылады. Қорытпа ағыны қалыптасқаннан кейін ауа шығының арттырады. Тозаңдату барысында ауаның тұрақты қысымы қамтамасыз етілуі тиіс.

1 – бүркеніш; 2 – шөміш футеровкасы; 3 –стопор; 4 – отқа төзімді тығын;

5 – тесігі бар стакан; 6 – стопордың рычагті механизмі; 7 – форсунка

Сурет 3 – Ферросилицийді тозаңдатуға арналған шөміш

5 Ферросилиций ұнтағын өңдеу

Ферросилицийдің тозаңданған бөлшектері диспергатор астында конустан контейнерге тиеліп, 1,5-2,0 тәулік бойы суиды. Толығымен суыған ұнтақ екі сатмен еленеді. Бірінші сатыда уақ елегіштің істен шығуын алдын-алу үшін ірілігі 1,0 мм-ден жоғары кесектер бөлініп алынады. Кейін қалған өнім 0,16 мм елегіште еленеді. Ірілігі 1,0 мм-ден және 0,16 мм-ден жоғары өнім қайта балқытуға жөнелтіліп, ал 0,16 мм-ден кіші өнім қапшықтарға тиеліп тұтынушыларға жөнелтіледі.

Түйіршіктелген ферросилицийдің техника-экономикалық көрсеткіштері төменде келтірілген:

Шикіқұрам материалдарының меншікті шығыны, кг/т:

- ферросилиций ФС75 248

- болат жоңқасы 900

- әк 40 кг 74

- кварц құмы 54

Электрэнегияның меншікті шығыны, кВт∙сағ/т 2570

14Ферробор мен бор карбидінің электрометаллургиясы

1 Бор мен оның қосылыстардың қасиеттері

2 Бордың минералдары мен кендері

3 Ферроборды балқыту технологиясы

4 Бор карбидін балқыту технологиясы

1 Бор мен оның қосылыстардың қасиеттері

Бордың негізгі бөлігі (60-70%-ы) шынының арнайы сұрыптары, шыны талшықтары, эмальдар, қыш өндірісінде техникалық бура, бор ангидриді, бор қышқылы, кальций бораты түрінде қолданылады. Бор шынының химиялық төзімділігін, ыстыққа төзімділігін, оптикалық қасиеттерін арттырады. Сонымен қатар, бор құрамдас өнімдер жуғыш заттар өндірісінде (натрий пербораты, техникалық бура) және медицинада (бор қышқылы, ас бурасы) қолданылады. Ауыл шаруашылығында техникалық бура тыңайтқыштар, гербицидтер мен инсектицидтер өндіру үшін қолданылады. Бор нитриді мен карбиді жемір және жартылай өткізгішті материалдар, қиын балқитын аса қатты қорытпалар өндірісінде, ядролық реакторларда нейтрондар сіңіргіші ретінде қолданылады.

Бор металлургияда ферробор және әртүрлі борқұрамдас лигатурлар түрінде болат, шойын және түсті металдар қорытпаларын легірлеу және модификациялау үшін кеңінен қолданылады. Коррозияға төзімді хромникельді болаттардың кей бір маркаларында бор мөлшері 0,08-0,20% (ЭП168) және 0,5-0,65% (ЭП169) жетуі мүмкін. Құрамында боры бар болаттар авиа және автомобиль жасауда конструкциялық материал ретінде қолданады. Бордың болат құрамындағы азғантай мөлшерінің өзі механикалық қасиеттер кешеніне елеулі әсер етеді және дефицитті әрі қымбат легірлеуші элементтерді үнемдеуге мүмкіндік береді. Болат құрамында 0,001-0,004% мөлшерде бор қосқанда оның шынығуға қабілеттілігі артады. Аустенитті болаттарда бор аустенит ыдырауын тежейді.

Бор Nd-Fe-B үш компонентті қорытпасы негізіндегі тұрақты магниттер, электр трасформаторлары өндірісінде, компакт дискілерді оқу құрылғылары мен сканерлерде өолданылады.

Бор болат құрамындағы азот пен оттегімен оңай әрекеттесуі нәтижесінде оның белсенділігі төмендейді, сондықтан болатты бормен легірлеу алдында оны терең қышқылсыздандырып, азоттың кері ісерін алдын алуға әрекеттер жасау қажет. Ол үшін болатты алдын-ала оттегі мен азотты оксидтер мен нитридтерге байланыстыратын алюминий және титанмен өңдеу қажет.

Шойынды бормен легірлегенде графиттің бөлінуі азаяды, ағару тереңдігі артады, құймалардың беріктігі мен қаттылығы жоғарылайды. Бор лигатуралары сонымен қатар алюминий мен кремний және мыс негізіндегі қорытпаларды модификациялау үшін қолданылады. Бор кез-келген басқа элементке қарағанда мысты еріген газдардан жақсы тазартады, бормен легірленген мыстын қасиеттері елеулі артады.

Сонымен қатар, бор металлургияда қождама ретінде де кеңінен қолданылады. Ол қождардың балқу температурасы мен тұтқырлығын елеулі төмендетіп, аққыштығы мен белсенділігін арттырады.

Бор Д.И. Менделеев периодтық жүйесі ІІІ тобының элементі. Реттік номері 5, атомдық массасы 10,811, балқу температурасы 2074°С, қайнау температурасы 3658°С, тығыздығы 2,34 г/см³ табиғи бор екі тұрақты изотоптардан құралады: (19,57%) және (80,43%).

В-Fe жүйесінде (сурет 1) темір боридтері Fe₂В, FeВ, FeВ₂ түзіледі. Олардың кей-бір қасиеттері 1-кестеде келтірілген. Fe₂В бориді 1389°С-де инконгруэнтті, ал FeВ₂ бориді 1389°С-де конгруэнтті балқиды. Темір боридтері термодинамикалық берік химиялық қосылыстар болып табылады. Бордың сұйық темірде еруі көп мөлшерде жылу бөлінумен жүреді.

Кесте 1 – Темір боридтерінің қасиеттері

Темір бориді	В, %	Тбал, К	ρ, г/см3	- , Дж/моль
Fe2В	8,79	1653	6,98	54470
FeВ	16,17	1830	6,47	71230
FeВ2	27,83	2348	5,00	-

В-С жүйесінде (сурет 2) В₄С карбиді түзіледі, оның энтальпиясы =-71,48 кДж/моль, стандартты энтропиясы =27,08 кДж/(моль·К). Бұл оның термодинамикалық берік қосылыс екенің көрсетеді. Бор карбидінің балқу температурасы ~2450°С.

В-Si жүйесі (сурет 3). Бор кремниймен термодинамикалық берік қосылыстар – SiВ₃, SiВ₆ бор силицидтерін түзеді. SiВ₆ силициді 1850°С-де инконгруэнтті балқиды.

Сурет 1 – Fe-B жүйесінің Сурет 2 – B-С жүйесінің

күй диаграммасы күй диаграммасы

Сурет 3 – В-Si жүйесінің күй диаграммасы

Сурет 4 – В-Al жүйесінің күй диаграммасы

В-Al жүйесінде (сурет 4) АlВ₂, АlВ₁₀ және АlВ₁₂ бор алюминидтері түзіледі. АlВ₂ алюминиді 960°С-де инконгруэнтті, ал AlВ₁₂ бориді 2150°С-де конгруэнтті балқиды. АlВ₁₀ алюминиді 1660-1850°С интервалында ғана тұрақты.

В-О жүйесінде бір қатар оксидтер белгілі, олардың ішінен В₂О₃ берік болып саналады, оның балқу температурасы 450°С.