Konchilik ishi va metallurgiya

Fosforning oksidlanishi.

Fosfor po’lat uchun zararli zarra elementi hisoblanadi. Shu tufayli po’lat tarkibida fosforning miqdorini iloji boricha kamaytirish talab etiladi. Fosfor asosan shixta materiallari va asosan srok va cho’yanlar bilan kiradi.

Fosfor suyuq po’latdan eritish davrida va oksidlovchi eritish mobaynida yo’qotiladi. Fosforning oksidlanishi metal va shlak chegaralarida quyidagi reaksiya bo’yicha oqib o’tadi:

Shlak tarkibida qancha CaO konsentratsiyasi yuqori bo’lsa shuncha P2O5 bilan mustahkam bog’lanadi va uning aktivligi shuncha kamayadi.

Shlak tarkibida SiO2 konsentratsiyasi oshishi natijasida qarama-qarshi holat yuz beradi. Kremnezyom shpel tarkibidagi CaO bilan turg’un birikma hosil qiladi.

Yoyli pechlarda ishlatiladigan elektrodlar ikkiga bo’linadi, ya’ni eritish sharoitida sarflanadigan va sarflanmaydigan turlardir. Sarflanmaydigan elektrodlarga uglerodli va qiyin eriydigan metallar (masalan, volfram) dan bo’lgan elektrodlar kiradi. Bu turdagi elektrodlar eritish sharoitida sarflanmaydi, faqat qisman bug’lanishi mumkin. Sarflanadigan elektrodlar esa metallar va qotishmalardan tayyorlanadi. Bu elektordlarning erish harorati, pechning ishchi zonasi haroratidan past bo’ladi. Ular ish jarayonida eritib, eritish jarayoni mahsulotlari tarkibiga qo’shiladi. Biz faqat uglerodli materiallardan yasalgan elektrodlarni ko’rib chiqamiz. Boshqa materiallardan yasalgan elektrodlar esa maxsus elektrodlarda qo’llaniladi.

Uglerodli elektrodlar quyidagi turlarga ajratiladi:

1. ko’mirli; 2. grafitsiz; 3. grafitli.

Dastlabki ikki tur grafitlar po’lat eritish pechlarida ishlatiladi. Uchinchi turi esa turg’un ferroqotishma pechida ishlatiladi.

Elektrodlar olinishida dastlabki materiallar bu: antratsit, koks (toshko’mirli, neftli) tabiiy grafitlar hisoblanadi.

Elektrodlar olinishida ishlatiladigan dastlabki qattiq materiallar maydalanadi, prokalka qilinadi, yanchiladi, dozirovka va aloqador materiallar bilan aralashtiriladi. Olingan bu qarishmadan elektrod yasaladi (ya’ni preslanadi). Bundan keyin kuydiriladi, graffitizatsiya va mexanik ishlov beriladi. Bu tekshiruvlardan keyin maxsus idishlarga joylanib iste’molchilarga yetkaziladi.

Materiallarni toblash, olovli yoki elektr pechlarida 1200-1250^oC haroratda va havo ishtirokisiz olib boriladi. Dastlab materiallar pech zonasida pastroq C^o da quritiladi, (prokalki) dan keyin esa bosqichma-bosqich 200^oC haroratgacha sovutiladi.

Materiallarni aralashtirish, qizdiruvchi (120-130^oC haroratgacha) aralashtirgichlarda amalgam oshiriladi. Oddiy haroratda smola juda qovushqoq, qirindi esa qattiq bo’lgani uchun aralashmaydi.

Elektrodlarni presslash odatda, quvvati gidravik presslarda elektrod massasini bosim ostida mundshtukdan o’tkaziladi.

Kuydirishdan bosh maqsad – aloqasi bor materiallarni kokslash va elektrodga mexanik mustahkamlikni oshirish va boshqa qator fizikaviy xususiyatlarni oshirish. Kuydirish 1250-1350^oC haroratda havo ishtirokisiz olib boriladi. Bu jarayon o’rta va yirik mahsulotlar uchun 15-20 sutka davom etadi, kuydirishdan so’ng mahsulot sekin sovutiladi.

Grafitlash maxsus elektropechlarda olib boriladi. Bunda xomashyo ya’ni elektrodlar shtabellar bilan pechga taxlanadi va buning ustiga mayin koks sepiladi. Shu holdagi yuklashdan so’ng pechga elektr toki beriladi, shtabel orqali berilgan tok ta’sirida elektrodlarda issiqlik chiqadi. Buning natijasida elektrodlar asta-sekin 2000^oC dan yuqori haroratgacha qiziydi. Bunda uglerod kristal grafit shakliga o’tadi.

Grafitlash jarayonidagi chegaraviy harorat 2300-2800^oC da ochiqda bo’ladi. Shu tufayli elektrod pechlarini sovushi juda sekin bo’ladi. Grafitlash jarayoni to’liq amalga oshirish uchun bir necha ko’p sarflanadi. Elektrodlarni grafitlash natijasida uning bir qator xususiyatlarini yaxshilaydi va uning solishtirma qarshiligini kamaytiradi. Elektroeritish pechlarida po’latni, grafitlangan elektrod yordamida eritishda bir qator yo’qotishlardan holi bo’ladi, ya’ni po’lat eritishda sezilarli darajada kam sarflanishi. Shu tufayli shu turga mansub elektrodlar po’lat elektrometallurgiyasida keng qo’llanilishiga sabab bo’ladi.

Elektrodalarni harakatlantirish mexanizmi, elektr yoyli pechlarda murakkab ekspluatatsion sharoitlarda ishlovchi eng javobgar mexanizmlaridan biri hisoblanadi. Eritish jarayonida ayniqsa shixtaning erish paytida, ular doimiy ravishda reversiv harakatda bo’ladi. Bunda ularning tezligi, o’rnatilgandagiga nisbatan ish faktik rejimining kichraytirish kattaliklariga bog’liq holda o’zgaradi. Bu ishonchli ishlashi uchun quyidagi zaruratlar yaratilishi shart:tutashchanlik, xizmat ko’rsatishning qulayligi, unchalik katta bo’lmagan quvvat, ko’zdan kechirish va ta’mirlash kabilardir. Elektrodlarni harakatlantirish mexanizmlariga quyidagi zaruriyatlar qo’yiladi:

1. 
   harakatlantirish tezligi yani elektrodlarni tushurishda eng kami (0.02-0.03m/s) , ko’pi bilan esa (0.05-0.08 m/s) bo’lishi kerak.
   
2. 
   Elektrodlarning o’z erkinligida tusgirishning va majburiy tushurish natijasida uning sinishini oldini olish.
   
3. 
   Mexanizmning harakatlanuvchi qismining kichik inertsionligi.
   
4. 
   Tez harakatlanish va shu bilan birgalikda tez to’xtatish
   
5. 
   Mexanizm alohida qismlari orasida imkoni boricha kichik bo’lishi
   
6. 
   Mexanizmning harakatlanuvchi va tayanch qismlarida hamda ular orasida harakatchan qismlarda ham deformatsiyaning yo’qligi.
   

Hozirgi vaqtda elektrodlarni harakatlantirishda ikki turli qurilma qo’llaniladi:

1. 
   Elektrodlarni uchlab turuvchi “qo’llar” tutgichlar bu pech qobig’iga bevosita mustahkamlangan bo’ladi.
   
2. 
   Elektrodlarni ushlab turuvchi tutgichlar, teleskop ko’rinishida qotirilgan bo’ladi. Bu korpusning ichki harakatlanadigan qismiga o’rnatilgan bo’ladi.
   

Elektrod yoy pechlarida eritish jarayonida kul miqdorida, tarkibida chang miqdori yuqori bo’lgan issiq gazlar oshiriladi. Gazlarni chiqarish va ularni tozalashda bir qancha muommolarni yechish talab qilinadi. Avvalambor pechning ishchi fazasidagi gazlarni to’liqligicha so’rib olish va chiqayotgan gaz oqimini qulayroq yo’l bilan chiqarish.

Gazlarni pechlardan chiqarishda, agarda ularning bosimi yetarlicha bo’lsa gazlarni chiqarish maqsadga muvofiq bo’ladi. Bunday holatda gaz tarkibidagi uglerod oksidining miqdori havfli chegara (60-75%) dan olinishini ta’minlash kerak bo’ladi.

Bundan keyin chang mavjud bo’lgan gazlarni pechdan, yoqilg’i saqlovchilarni to’liq yoqish va gazlarni sovutishni ta’minlangan holda iloji boricha gazlarni to’liqn chiqishini ta’minlash kerak. Keyingi jarayon bu gazlarni changlardan mukammal tozalanadi. Yoy pechlarida gazlarni tozalash qurilmalarni ishlatish murakkab va shu bilan birgalikda qimmat hisoblanadi. Bunda kapital harajatlardan 15-20% ini tashkil qiladi.

Pechlardan chang mavjud gazlarni chiqarishning quyidagi usuli qo’llanilinadi.

1. 
   Pech qurilmalari joyida kuchaytirilgan gidrasion sexlarda yordamida
   
2. 
   Pech bilan mexanik bog’lanmagan holda va elektrodlar ustiga o’rnatilgan suruvchi zontlar yordamida.
   
3. 
   Pechga qotirilgan, turli shakldagi so’ruvchi qurilmalar yordamida
   

Pechdan chiqayotgan gazlarning harorati 1000-1400⁰C ni tashkil qiladi va ular svodlardagi maxsus silindrlarda chiqariladi. 5-12 tonna sig’imli pechlar svodlaridagi diametr amaliy jihardan taxminan quyidagicha bo’ladi:

D(tir) = (0.16-0.19) Dk,M

bu yerd Dk – pech qobig’ining tashqi diametri, m.

Pechda gaz bosimi agarda 5-25 m/m² (0.5-2.5 mm.suv ust), harakatlanish tezligi 20-30 m/s ni tashkil qiladi.

Yoyli, qulab eritish pechlarida, gaz tozalovchi qurilmalarni tanlashda gaz tarkibidagi changlar xusisyatlariga e’tibor ko’rsatish kerak o’ladi.

1. 
   kichik dispersli chang ( 70% ga yaqin chang 2 mln. gacha o’lchamli zarralardan tashkil topgan, shu kumladan changning sezilarli qismi 0.5 ml dan kichik bo’lishi) suv bilan ham qo’llanadi, quyilishi kuzatiladi. Materialni filtrlarda qiyin ajraladigan, yuqori elektr qarshilikka ega bo’ladi.
   
2. 
   Changlarning kimyoviy tarkibi eriydigan po’lat shlak hosil qiluvchi materiallarga bog’liq; uglerodli po’larlarni eritish davridagi changlarning kimyoviy tarkibi quyidagicha, % 35-63 Fe₂O₃; 4-18 FeO; 6-15 CaO; 4-12 MgO; 3-13 H₂O₃; 2-14 SiO₂ va boshqalar.
   

Changlarning asosiy qismi (75 % gacha) shixtalarni qator eritish davrida va asosan metal vannasiga kislorod purkash davrida ajraladi.

Issiqlik xususiyati sifatida pech devorlarining ichki yuzasi haroratining shlak haroratidan ancha yuqoriligi va uning quvvati, issiqlik qanchalik yo’qotilishi ko’rib chiqiladi.

Pech ichki yuzasi harorati bir tomondan pech quvvati va kuchlanishga bog’liq bo’lsa, ikkinchi tomondan pech ishchi fazasida issiqlik almashish xusuyatlariga bog’liq.

Bundan tashqari u metall va shlak haroratlariga bog’liq bo’ladi va yoyli pechning texnologik ishlash rejimiga ham bog’liqdir.

Issiqlik yo’qolish quvvatiga qarab yoyli pech ishlash rejimini aniqlash imkoni mavjud hamda metallurgik agregat issiqligi kabi pechning mukammallik darajasini aniqlash mumkin. Yoyli pech ishchi fazasida issiqlik almashinish ayrim bir qator eritish davrida pechga elektr energiya berish va undagi shixta metall, shlak holatlariga bog’liq holda keskin o’zgarib ketadi. Dastlabki eritishdan so’ng tok o’chiriladi. Shu tufayli pech ishchi yuzasi harorati dastlab tez tushishi kuzatiladi, so’ngra bu hol sekinlashadi. Pechga shixta yuklash paytida, shixtaning haroratidan pech devorlari harorati yuqori bo’ladi. Buning oqibatida futerovka o’zining issiqligini qismini shixtaga berishi kuzatiladi. Bu jarayon dastlab shixtalarni erishi kuzatiladi bu hol, to ularning harorati tenglashmaguncha davom etadi.

O’rtacha issiqlik yo’qotish quvvati bog’ligi uchun taxminan quyidagi ifodadan foydalaniladi:

P_I.Yu.=A G^0,5

Bu yerda: A – kichkina pechlar uchun 250 kVt va katta pechlar uchun esa 400 kVt ni tashkil qiladi.

Yoyli pechlarda issiqlik yo’qotilishi, elektr energiya yo’qotilishi va ular qiymatlari, pechning ishchi fazasi konstruksiyasiga uning sig’imiga va asosan eritishda issiqlik jarayonlariga bog’liq. Kichik sig’imli pechlar uchun bu qiymat 45, katta sig’imli pechlar uchun esa 30 % ga yaqin tashkil qiladi. Agarda bu qiymatlarni umumiy issiqlik kelishini inobatga olganda (ekzotermik jarayonlar va materiallarning fizik issiqligi) unda taxminan 40 va 25 %ni tashkil qiladi.

Pechning tegishli qismlari bo’yicha issiqlik yo’qotilishi quyidagicha taqsimlanadi(birinchi qiymatlar kichik pechlar uchun, ikkinchisi esa katta pechlar uchun) %.

Sovutuvchi suvlar bilan 6 – 10

Chiqib ketuvchi gazlar bilan 8 – 12

Pechning tashqi yuzasi bo’ylab 4 – 6

Pechni ochish va svod orqali 4 – 6

Ishchi oyna orqali 1 – 2

Elektrodlar yuzasi orqali 2 – 4

Pechda issiqlik yo’qotilishi, futerovkalarning yemirilishi, eskirishi oqibatida oshadi. Shu tufayli ortiqcha elektr sarfiga olib keladi.

Temirdagi uglerod, Mn, Si, Cr va bir qancha boshqa elementlar bilan birga qattiq eritmasi po’lat deb ataladi. Ba’zi bir elementlar po’lat tarkibiga ularni mexanik va fizik xossalarini yaxshilash uchun ularda nuqsonlarni paydo bo’lmasligi uchun qo’shiladi.

Bunday elementlarga C, Mn, Si, Cr, Ni, W, Mo, V, va boshqalar kiradi.

Po’latda doimo ma’lum miqdorda zararli qo’shimchalar bo’ladi: P, S, O₂, H₂, va N₂. Bu qo’shimchalar pech atmosferasidan va shixta materillardan po’latga kelib tushadi.

ГОСТ bo’yicha po’latlarni harf sonli belgilash tizimi qabul qilingan. Ligerlangan elementlar quyidagi harflar bilan belgilanadi:

Г- marganes, Е-kremniy, X- xrom, H- nikel, M- molibden, B- volfram, Ф- vanadiy, K- kobalt, Ю- alyuminiy, T- titan, P- bor, Б- neobiy.

Birinchi harf oldiga qo’yilgan son o’nli yoki yuzli foizlarda uglerodning o’rtacha qiymatini belgilaydi. Harflar po’latninig qaysi element bilan ligerlanganini ko’rsatadi.

Har bir harfdan keyin ko’rsatilgan sonlar po’latdagi ligerlangan elementlar miqdorini foizlarda ko’rsatilgan bo’ladi.

Ligerlangan element miqdori bir yoki undan kam % bo’lsa belgilangan harfdan so’ng son tashlab qoldiriladi. Marka oxiridagi A harfi fosfor va oltingugurt miqdorini ko’rsatib, bu po’latlarga yuqori talablar qo’yilishini uqtiradi. Bu po’latlarda S va P miqdori ruxsat etilgan eng kam miqdor bo’yicha 0,025 % ni tashkil etadi.

Agar oxirida A harfi tushib qolgan bo’lsa, ligerlangan po’latda P va S miqdori 0,035 % gacha bo’lishi ruxsat etiladi.

Po’lat eritish texnologiyasining ko’p turlari mavjud. Ular bir-biridan qo’llaniladigan agregatlari bilan farqlanadi. ( elektr yoy pech, induksion pech ).

Qo’llaniladigan futerovkasi bo’yicha (nordon va ) ga bo’linadi. Erish jarayoni bosqichlari ketma-ketligi turlariga qarab ham bo’linadi.

U yoki bu texnologiya bo’lishidan qat’i nazar, po’latga qo’yiladigan talablar, qo’llaniladigan shixta materiallar tavsifi, texnik-iqtisodiy mulohazalar shundayligicha qoladi.