Kukunlarni ishlab chiqarishning mexanik usullari

Kukunlarni ishlab chiqarishning mexanik usullari

§ I. Qattiq metallarni mexanik silliqlash. ... § 2. Suyuq metallarni purkash va granulyatsiya qilish va

qotishmalar .....

Adabiyot. ...

II bob. Kukunlarni ishlab chiqarishning fizik-kimyoviy usullari

§ 3. Qayta tiklash usullari 45

Oksidlarni qaytarilishining fizik-kimyoviy asoslari 45

Volfram kukunini olish ....... 47

63. temir kukunini olish

Metallotermik usulida kukunlarni ishlab chiqarish

tiklash 80

§ 4. Elektroliz yordamida kukunlarni ishlab chiqarish 100

§ 5. Karburizatsiya yo'li bilan metall kukunlarini olish

va intergranulyar korroziya usuli bilan 131

§ 6. Karbonillarning termal dissotsilanish usuli bilan kukunlarni olish .... ....... 137

§ 7. Metalllarni kondensatsiyalash usuli. ... ... ... 149

Adabiyot 150

III bob. SvoyS1va va metall kukunlari uchun sinov usullari. ... 151

§ 8. Kimyoviy xossalari; ... ... ... 152

§ 9. Jismoniy xususiyatlar ... ... 154

Zarrachalar shakli. 154

Kukunning zarracha kattaligi va zarracha kattaligi 155

Muayyan sirt .... 162

Zichlik ........ 166

Mikro qattiqlik 168

§ 10. Texnologik xususiyatlar .... 168

Ommaviy og'irlik va teginish og'irligi 168

Suyuqlik 172

Bosish quvvati .... 173

Adabiyot ... 179

Ikkinchi qism PRESSING VA SINTERING

IV bob. Bosish. ... 180

§ 11. 180 ni bosish uchun kukunlarni tayyorlash

§ 12 metall kukunlarini presslash jarayonining qonuniyatlari. ... •

Bosish paytida yuzaga keladigan jarayonlar ... 186 Briket zichligining bosish bosimiga ¬ 190 ga bog'liqligi

Yanal bosim .... ... 194

Mog'or devorlariga ishqalanish tufayli bosimni yo'qotish.

Chiqarish bosimi. 196. Elastik natija

Soqol bilan bosish. ... 203

Yilning mustahkamligi 207

Bosimlarni bosish va ta'sir etuvchi omillar

uning ko'rinishi ... 209

§ 13. Bosish amaliyoti. 212

§ 14. Qoliplar ... 217

§ 15. bosing. ... 231

Shlangi presslar. ... ... ... 232

Mexanik presslar ... 243

§ 16. Bosish (qoliplash) jarayonining variantlari 250

Gidrostatik (izostatik) 250 ni bosish

258. Spirtli ichimliklarni quyish

Prokat metall kukunlari. ... ... 2C4

Og'izni bosish 274

279

Yuqori tezlik (dinamik) shakllantirish. ... ... 285

Adabiyot. ... 2S7

V bob. Sinterlash. ... ........ 289

§ 17. Qattiq fazada sinterlash. ... .... 290 Sinterlash jarayonida jarayonlar. Yuzaki va hajmli diffuziya .... 290 Zarrachalarning hajmli deformatsiyalanish mexanizmi. 293

Kichrayish kinetikasi 299

Sinterlash paytida qayta kristallanish. ... 303

Atomlarning gaz fazasi 306 orqali o'tishi

Ba'zi texnologik parametrlarning ta'siri

sinterlash jarayoni va sinterlangan jismlarning xususiyatlari. 307

Bir komponentli va ko'pkomponentli tizimlar. 313

§ 18. Suyuq faza ishtirokida sinterlash. 317

§ 19. Sinterlash amaliyoti. ... ... 322

322. Sog'lom atmosfera va himoya zaxiralari

331. Qirg'iziston xalqi

Sinterli pechlar. ... 333

§ 20. Issiq presslash. • • 339

Adabiyot 349

Uchinchi qism

SERAMIK MATERIALLARI VA MAHSULOTLARI

VI BOB. G'ovakli materiallar va mahsulotlar 351

§ 21 g'ovakli podshipniklar 351

Temirga asoslangan antifriktsiya materiallari 353

Bronzadan yasalgan vintlardek 365

367. Dori-darmonlarni boshqarish

G'ovakli gulokning iqtisodiy samarasi va qo'llanilish sohalari 373

§ 22. Ko'p qavatli antifriktsiya materiallari 377

§ 23. Filtrlar ..... ... 381

§ 24. Boshqa g'ovakli materiallar. ... 392

§ 25 ishqalanish materiallari. 394

Adabiyot. 405

VII bob. Elektr materiallari 407

§ 20. Elektr kontaktlari ... 408

§ 27. Magnit materiallar. 424

Magiptnomyagkis materiallari. 428

Magnit qattiq materiallar 432

Magnetodelektriklar. ... 441

Ferritlar. 444

Adabiyot 446

VIII bob. Qurilish materiallari 447

Adabiyot 467

IX BOB. Yuqori haroratli materiallar. ... 468

28-bo'lim. Olovga chidamli metallar 468

§ 29. Qattiq birikmalar 483

Karbidlar 491

Borchdi. ... ... 495

Nitridlar 496

Silitsidlar. ... ... ... 499

Zich mahsulot ishlab chiqarish 501

§ 30. Issiqlikka chidamli dispersiyalar bilan qattiqlashtirilgan materiallar. ... ... ... 503 § 31. Ksrmsta 507 Adabiyot. ... 509

X BOB. Karbid qotishmalari 510

Adabiyot. ... ... ... 523

Tavsiya etilgan adabiyotlar. ... ... ... 524

Temir kukunini olish

So'nggi yillarda sermet mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun temir kukunini iste'mol qilish sezilarli darajada ko'payganiga qaramay, uning narxi nisbatan yuqori bo'lganligi sababli uni ishlab chiqarish o'sishi ma'lum darajada cheklangan.

Hozirgi vaqtda SSSRda va chet ellarda ishlab chiqarilgan temir kukunining narxi qora metalldan tayyorlangan prokat mahsulot narxidan ancha yuqori. Ammo bu holatda ham temir kukunidan bir qator metalloksramik mahsulotlarni ishlab chiqarish odatdagi usullar bilan taqqoslaganda ancha past bo'ladi, chunki metall yo'qotilishi sezilarli darajada kamaygan.

Temir kukunini olish uchun hozirgi vaqtda turli xil usullar qo'llanilmoqda, bu nafaqat turli maqsadlar uchun kukunlarga ehtiyoj, balki arzon va sifatli kukunni ta'minlaydigan bunday texnologiyani izlash bilan ham izohlanadi.

Narxlar nuqtai nazaridan temir kukuni ishlab chiqarish uchun eng arzon xom ashyo - bu temir, po'lat va quyma temir quymalarini isitish va sovutish paytida metallurgiya zavodlarida katta miqdorda hosil bo'lgan tegirmon shkalasi.

Temir kukunini ishlab chiqarish uchun katta va arzon xom ashyo manbai Fe203, magnetit Ge ^ O /, limonit HFeO2, siderit FeCO3 va boshqa kimyoviy birikmalar tarkibidagi temirni o'z ichiga olgan tabiiy oksidlangan temir rudalaridir.

Temir oksidlarini vodorod bilan kamaytirish amaliyoti

Oksidlarni vodorod bilan qaytarish natijasida olinadigan temir kukunining narxi ancha yuqori bo'lganligi sababli, bu usul sanoat miqyosida keng qo'llanilmaydi. U faqat yuqori toza temir kukuni ishlab chiqarishda, shuningdek, vodorod kimyoviy (yoki boshqa) ishlab chiqarish chiqindisi bo'lgan hollarda qo'llaniladi.

Temir oksidlarini vodorod bilan qaytarish bo'yicha tajribalar o'tkazgan IP Kislyakov [9] 600 ° C va undan yuqori pasayish haroratida qattiq massa olinganligi, uni kukunga aylantirish mumkinligi haqida xabar beradi. 500 ° C dan past bo'lgan pasayish haroratida piroforik kukun olinadi, u havoda yonadi.

Asarlarda [10, 11] oksidlangan temir rudalarini to'g'ridan-to'g'ri qaytarish yo'li bilan temir kukuni ishlab chiqarish jarayoni, H - Jron jarayoni deb ataladi.

Kvartsit bu jarayon orqali temir kukunini olish uchun dastlabki xom ashyo bo'lib xizmat qiladi. 3 mm zarracha kattaligiga qadar maydalanganidan so'ng, 67% Fe o'z ichiga olgan oddiy kontsentratni olish uchun ruda magnetogravitatsion boyitishga uchraydi, undan zarracha hajmi 0,5 mm dan kam bo'lgan tonik navlari ajratiladi; ulardan og'ir konsentrat (71% Fe) takroriy tortishish konsentratsiyasi bilan tayyorlanadi. Keyinchalik materialni sharikli tegirmonda 0,15 mm dan kichik zarracha kattaligiga qadar maydalash, so'ngra magnit ajratish bilan 99,7% Fe304 bilan eng yuqori sifatli kontsentratni olish mumkin, bu 72%) Fe tarkibiga to'g'ri keladi .

Temir oksidlarini vodorod bilan qaytarish jarayonini muvaffaqiyatli amalga oshirish arzon va toza vodorodning mavjudligi va yuqori bosim va nisbatan past haroratda pasayish bilan ta'minlanadi, bu esa temirning zarralarini sinterlash va ularni reaktor devorlariga sinterlashni istisno qiladi.

besh *

67

Eng yuqori sifatli konsentrat oldindan isitiladi

Ular aylanadigan pechda 480 ° C ga qadar isitiladi va keyin azot bilan besleme bunkeriga o'tkaziladi. Yod bunkeriga vodorod 35 atm bosim bilan beriladi, u konsentratni reaktorga etkazib beradi, bu balandligi 29 va dp bo'lgan vertikal metall silindr; metr 1,7 m.

Reduksiya jarayoni uchta gorizontal o'choq panjaralarida uch bosqichda amalga oshiriladi: yuqori va o'rta panjaralarda oldindan (yuqori oksidlarni) kamaytirish va pastki qismda temir temirgacha. Jarayonni uch bosqichda bajarish, kamaytiradigan gazdan yanada samarali foydalanish imkonini beradi. Javharning yangi qismlarini reaktorning yuqori qismiga yuklash, shuningdek qisman qisqartirilgan materialni panjaradan panjaraga quyish va kamaytirilgan temirni reaktorning reaktor qismiga tushirish ishlari vaqti-vaqti bilan amalga oshiriladi. 540 ° C dan past bo'lgan pasayish harorati, temir kukuni zarralarini massalash tufayli dastlabki kontsentrat bilan taqqoslaganda qo'polligini istisno qiladi.

540 ° S gacha qizdirilgan 97% quritilgan vodorod, 28 atm bosim ostida, reaktorning pastki qismiga qo'yiladi. Vodorodni etkazib berish darajasi pasaytirilgan rudaning zarralarini barcha uchta pastki katakchalarda to'xtatib qo'yilgan holda ushlab turishga imkon beradi va bu jarayon suyuqlashtirilgan qatlamda amalga oshirilishini ta'minlaydi, bunday sharoitda issiq vodorod rudaning har bir zarrasini yuvadi va uni kamaytiradi. metall temirga, nam vodorod reaktsiyadan keyin tozalanadi, quritiladi va keyin vodorodning yangi qismlari bilan birga jarayonga qaytariladi

Reduksiya jarayoni tugagandan so'ng, vodorod bosimi ostida temir kukuni reaktordan tushirish qulfiga oqib tushadi va u yerdan keyingi ishlov berish uchun azot bilan to'kib tashlanadi.

Kamayish past haroratlarda amalga oshirilganligi sababli, yakuniy mahsulot piroforiklikka ega.

Natijada paydo bo'lgan temir kukunini keyingi oksidlanishdan himoya qilish uchun u atmosfera bosimida himoya gazida 800 ° S ga qadar isitiladi. Ushbu muolaja natijasida temir kukuni piroforligini yo'qotadi.

Eng sifatli kontsentrat gözeneklidir

98,5% Fe o'z ichiga olgan zarba; 0,2% Si02; Sermet ishlab chiqarish uchun mos bo'lgan S va S va P izlari. Vodorodda kalsinlanganidan keyin ushbu kukunlarning vazn yo'qotishi 0,5% ni tashkil qiladi.

Tana zichligi pasaytirilgan kukundan ishqalanish materiallarini ishlab chiqarish uchun, boshqalar uchun esa oddiy zichlikdagi kukunlardan foydalanish mumkin.

mahsulotlar. Arzon vodorod manbalari mavjud bo'lganda, ta'riflangan usulda kukunli metallurgiyada ishlatilishi mumkin bo'lgan nisbatan arzon narxdagi shimgichni temir ishlab chiqariladi. II - Jron texnologik zavodining loyihalash quvvati kuniga 50 tonna. Jarayonning umumiy sxemasi shakl. 27.

Adabiyotda [10] hozirgi vaqtda taqdim etadigan qurilma ishlab chiqilganligi haqida ma'lumotlar mavjud

kuniga 1000 tonna temir kukuni ishlab chiqarish. Yangi inshootda temir oksidi vodorod bilan 650-750 ° S da kamayadi. Ushbu harorat oralig'ida juda tez qaytarilish reaktsiyasi sodir bo'ladi va shu bilan birga aglomeratlarning hosil bo'lishi kamayadi. Kukunning zarralari havoda piroforik emas.

Vodorod bilan qisqarish doimiy ravishda oqadigan muffle yoki tashqi tomondan isitiladigan quvurli pechlarda uchraydi. Oksidlar pechning issiq zonasi bo'ylab doimiy ravishda harakatlanadigan poddonlarga yoki qayiqlarga joylashtiriladi. Vodorod sovutgich tomonidan beriladi va qarshi oqim printsipi to'liq tiklanishni ta'minlaydi. Oksidlarning to'liq kamayishi uchun zarur bo'lgan vaqt ularning turiga, zarracha kattaligiga, qatlam qalinligiga, haroratga, vodorodning bosimi va namligiga va boshqa omillarga bog'liq.Qoidaga ko'ra pasayish harorati 700-1000 ° C, vaqt esa 30 daqiqadan bir necha soatgacha.

Variantlardan biriga ko'ra, kamaytirish quvurli ikki zonali pechda 650-700 ° C (1-zonada) va 700-800 ° C (2-zonada) haroratda amalga oshiriladi. Zonalarning umumiy uzunligi 1500 mm, quvur diametri 70 mm, og'irligi 100 g, qayiqning tezligi 25-30 mm / min, vodorod sarfi 600-1000 l / soat. Boshqa holatda, qisqartirish doimiy ravishda ishlaydigan konveyer pechida 980 ° S haroratda amalga oshiriladi, 15-25 mm qatlamli shkala kamarning kengligi 600 mm bo'lgan rulonli konveyer orqali o'tqaziladi. Qayta tiklash vaqti taxminan 5 soat, pechning quvvati 90 kg / soat. Uch baravar ortiq vodorod ishlatiladi. Bunday pechda nisbatan toza kukun qayta ishlashning nisbatan arzon narxida olinadi.

Dvigatel (naychali) pechlarda temir oksidlarini vodorod bilan qaytarilishining eng muhim kamchiligi bu pechlarning past mahsuldorligidir, chunki bir xil pasayish uchun zaryadning kichik qatlami talab qilinadi. Tozalash harorati (> 1000 ° C) sezilarli darajada oshganligi sababli jarayonni tezlashtirish mumkin emas, chunki kukun briketga kuchli singdiriladi, keyinchalik uni maydalash qiyin bo'ladi.

Sanoat miqyosida ko'pincha temir oksidi yoki shkalasining kamayishi vodoroddan tashqari generator yoki boshqa gaz bilan amalga oshiriladi.

Ha, uglerod oksidi, ya'ni kamaytirish bir necha kamaytiruvchi moddalar yordamida kesma bilan amalga oshiriladi; ushbu jarayonning texnologiyasi quyida muhokama qilinadi.

Temir oksidlarini uglerod oksidi va qattiq uglerod bilan kamaytirish

Temir oksidlarini vodorod bilan qaytarilishining ko'rib chiqilgan reaktsiyalariga o'xshab, qaytaruvchi vosita sifatida uglerod oksididan foydalanish holati uchun reaktsiyalarni yozish mumkin.

ZRe2 ° Z (tv) + S0 (g) = 2Fe304 (TBl + S04g) - 15 kkal- (11-20)

FeA (T11) + co <,) = 3FeC + op,) + 5-3 kcol; (n "21) FeO (TB) + CO (r) = Fe + CO2 (g) - 3.1 kkal-, (II-22)

Res ° ntV) + 4C0 (g, = 3Fe + 4COg (g).

Vodorod bilan kamayish haqida aytilgan ko'p narsa temir oksidlarini uglerod oksidi yordamida kamaytirish uchun ham to'g'ri keladi. Temir oksidining magnetitgacha kamayishi oksidning § 1, temirning Fe304 ga dissotsiatsiyalanishi va § Pco reaksiya muvozanatining yuqori elastikligi tufayli osonlikcha davom etadi, * Q2

- harorat ko'tarilishi bilan - Pco

ry kamayadi (28-rasm, ° 1 da cr- * 00m

1 \ Twmpwativa. Dan

vaya 1), bu holda shartga rioya qilinadi

Muvozanatni kamaytirish reaktsiyasi konstantalariga bog'liqlikning grafik tasviri uglerod oksidi bo'lgan temir oksidlariga to'g'ri keladi, deb taxmin qilinadi - taxmin qilingan umumiy bosimning pastligi,

kondensatlangan tizimlar tarkibining barqarorligi, ularning oksidlar formulalariga to'g'ri kelishi va reaktsiyaning to'liq inhibatsiyasi

2C0-> C + C02.

Reaksiya bo'yicha tiklanganda (11-21), egri 2, vol.

u temir oksidi emas, balki GeO - Fe30 / „t. s qattiq eritmasi rivojlanadi. chayqash; tizim ikki fazali (wustpt va gaz fazasi) va muvozanat konstantasining qiymati nafaqat harorat va bosimga, balki qattiq eritmaning konsentratsiyasiga ham bog'liqdir Reaksiya (II 22) temir oksidini kamaytirish (egri 3) bilan haroratning oshishi uglerod oksidi yuqori konsentratsiyasini talab qiladi ... Magnetitni temirga qaytarish (11-23) reaktsiyasi (4-egri chiziq) faqat 572 ° C dan past haroratlarda, temir oksidi termodinamik jihatdan beqaror bo'lganda mumkin. Ushbu reaktsiyani yuqori darajadagi temir hosil bo'lishiga siljitish uchun

100

WO 603 BOO WOO

'00 1200 ° C

Anjir. 29. Temir oksidlarini uglerod oksidlari bilan qaytarilish reaktsiyasining muvozanati

-

Ay '' 'bi'-t-

Bunday haroratda C0 + CO2 aralashmasidagi CO kontsentratsiyasini oshirish kerak. Yuqoridagi mulohaza reaktsiyani butunlay chiqarib tashladi

2CO (g) <> CO (g) + C (grafit). (I-24)

Amalda metall oksidlari sof uglerod oksidlarini kamaytirmaydi; ikkinchisi, odatda, zaryad tarkibiga kiritilgan qattiq uglerodning yonish reaktsiyasi natijasida hosil bo'ladi:

C + 0,

Gaz fazasidagi uglerod oksidining miqdori bu holda nafaqat MCO + CO ^ Me-L + CO2 muvozanati, balki CO2 + Cs = t2 CO2 muvozanati bilan ham aniqlanadi (29-rasm). Grafikdan ko'rinib turibdiki, harorat ko'tarilishi bilan CO2 + CO2 aralashmasidagi CO2 miqdori kamayadi va 900 ° C dan yuqori haroratlarda nolga kamayadi.Temir oksidlarini qattiq uglerod bilan qaytarish reaksiyalari mumkin quyidagicha yoziladi.

Fe203 + C 2Fe304 + C0, 6Fe203 + C: 4Fe304 + C02,

Fe₃0₄-[-C 3FeO l-CO, 2Fe₃0₄+C=6FeO-f C0₂, FeO+C Fe+CO, 2FeO-|C_2Fe+CO.„ Fe₃0₄+4C=3Fe+4C0, Fe₃0₄+2C 3Fe+2C0₂.

Odatda oksidlar qattiq uglerod bilan 900-1000 ° C va undan yuqori darajaga kamayadi va shu sababli deyarli hech karbonat angidrid hosil bo'lmaydi. Reaksiya egri chizig'i (II-22) 2CO ^ CO2-gC reaktsiya egri chizig'ini 690 ° C da, reaktsiyani (II 21) 650 ° C da kesib o'tadi. Ushbu kesishish nuqtalari ko'rsatilgan reaktsiyalar uchun yagona muvozanat nuqtalari hisoblanadi.

650 ° C dan yuqori haroratlarda Fc304 va 690 ° C dan yuqori haroratlarda FeO ni kamaytirish jarayoni oxirigacha, ya'ni uglerod yoki unga mos keladigan oksid yo'qolguncha davom etadi. Amalda temir kukunini ishlab chiqarish faqat 690 ° C dan yuqori haroratlarda mumkin (PCo + PCo, = 1 AT da) 11 karbonat angidrid konsentratsiyasi 60-100% oralig'ida.

Hozirgacha qattiq uglerod tizimda mustaqil faza sifatida mavjud deb taxmin qilingan. Aslida u temir bilan, shuningdek karbidlar bilan, xususan Fe3C bilan o'zgaruvchan konsentratsiyali qattiq eritmalar hosil qiladi.

Fe3C karbid metallurgiya jarayonlari sharoitida termodinamik jihatdan beqaror bo'lsa-da, uning II00 ° C dan past haroratlarda sekin parchalanishi bizni uni ushbu tizimning mumkin bo'lgan birikmasi deb hisoblashga majbur qiladi, chunki bu holda gaz fazasining muvozanat tarkibi uglerod oksidi kontsentratsiyasining pasayishi yo'nalishi, chunki temir, ceteris paribus da erigan uglerodni erkin ugleroddan kam oksidlanish qobiliyati. Termodinamika nuqtai nazaridan uglerod temirda eritilganda uning faolligini pasaytiradi. Aksincha, termodinamik beqaror sementit (Fe3C) tarkibiga kiradigan uglerodning faolligi grafitnikidan yuqori va uglerod oksidining karbonat kislota gazi bilan qaytariladigan oksidlanish reaktsiyasi natijasida olingan uglerod oksidi muvozanati

17e3C | C () 2: 2 (U- | ZGe,

reaksiya natijasida CO ning yuqori muvozanat konsentratsiyasi (11-24)

CO yordamida oksidlarni kamaytirish jarayonida temirda qattiq uglerodli erituvchilar hosil bo'lishi temir kukunlarini ishlab chiqarishni murakkablashtiradi, chunki changlarning uglerod bilan ifloslanishi keyingi presslash va sinterlash ishlarini qiyinlashtiradi.

Tabiiy konvertatsiya qilingan gaz bilan shkalani kamaytirish orqali temir kukunini ishlab chiqarish

Ukraina SSR Fanlar akademiyasi Materialshunoslik muammolari institutida I.N.Fraktsevichsm va ID Radomysselsknm [I, 12] temir kukuni ishlab chiqarishning texnologik jarayoni tabiiy konvertatsiya qilingan gaz bilan tegirmon shkalasini kamaytirish usuli bilan ishlab chiqilgan. . Temir kukuni ishlab chiqarish uchun dastlabki mahsulotlar sifatida biz ishlab chiqarish chiqindisi bo'lgan tegirmon shkalasi va asosan metandan iborat arzon tabiiy gazdan foydalanganmiz.

Metan faol kamaytiruvchi vosita bo'lmaganligi sababli, uni suv bug'i bilan konversiyalash usuli qo'llanildi, natijada reaktsiyaga muvofiq 75% H2 va 25% CO o'z ichiga olgan gaz olindi

CH4 + 1120 - CO + 3112. (II-25)

Shakl. 30 gazni konvertatsiya qilish uchun ishlatiladigan pechni ko'rsatadi. Tabiiy gaz, suv sepib, tozalovchi qadoqdan o'tib, uning qatlami bilan to'yingan (160-rasmga qarang). 1: 1 ga teng bo'lgan H20: CH4 nisbatini ta'minlaydigan to'yinganlik harorati 84 - 84,5 ° S ni tashkil qiladi va avtomatik ravishda saqlanadi. Bug '-gaz aralashmasi konversion pechga kiradi, bu erda 1100 ° S da, nikel katalizatori ishtirokida 75-76% H2, 22-23% CO, meL 0,4% CH4, 1 - 2% bo'lgan gaz hosil bo'ladi. CO2, 1-1,5% H20 va megs 1% Na.

O'tkazilgan gaz narxi vodorod narxidan bir necha baravar past.

Miqyosni gaz bilan qisqartirilgan davomiyligi va darajasini kombinatsiyalangan (gaz va kuyish) usullarini taqqoslash maqsadida o'tkazilgan tajribalar natijalari shuni ko'rsatdiki, gaz va qattiq uglerod bilan qo'shilish kamayishi faqat gaz bilan kamaytirilgandan ko'ra samaraliroq va yuqori darajani ta'minlaydi. shimgichni tarkibidagi niyli temir.

Ushbu holat, qayta tiklanish jarayoni tezligi, asosan, qayta tiklangan fil orqali gaz aylanish tezligi bilan sekinlashishi bilan izohlanadi.

- birlashtirilgan katalizator; 2 - karbofraks reaktori: 3 yadroli (nikel teshiklarga yotqizilgan)

oksidlar. Reduksiya jarayoni qattiq va gazsimon fazalar orasidagi bo'shliqda sodir bo'ladi va qattiq fazaning gaz bilan aloqa qilish yuzasi hajmiga bog'liq.

Qattiq fazaning gaz bilan aloqa qilish yuzasi qattiq fazaning tashqi yuzasi, doimiy bo'lib qoladi va teshiklar borligi bilan aniqlanadigan ichki yuzadan iborat. Bu ichki sirtni kamaytirilgan oksidlarga parchalanuvchi (bu holda qattiq uglerod) qo'shilishi natijasida oshirish mumkin, bu gaz fazasi bilan o'zaro ta'sirlashib va ​​zaryaddan chiqarilib, uni yumshatadi va g'ovakliligini oshiradi. gaz aylanishini osonlashtiradi. Ushbu maqsadlar uchun to'lovga qo'shilgan eng yaxshi soot miqdori taxminan 9% ni tashkil qiladi.

Bundan tashqari, tarkibida oltingugurt miqdori yuqori bo'lgan masshtabni kamaytirish jarayonida zaryadlangan kulni konversiyalangan gaz bilan desulfurizatsiya qilish sodir bo'lganligi aniqlandi.140 minut ichida oltingugurt miqdori 0,1 dan 0,02% gacha kamaydi - ehtimol oltingugurt chiqarib tashlaydi - vodorod sulfidining shakli. Jarayon muffel pechkalarida mexanik sxemasidan surish bilan amalga oshiriladi. Bir sxemasidan zaryadni tiklash vaqti (taxminan 4 kg) 240 min. Taxminiy tiklanish vaqti bu nisbat bilan hisoblanadi

t = 6,9 b2,

bu erda b - zaryadning solishtirma og'irligi, brusokning taglik maydonining g / sm2; t - tiklanish vaqti, min.

Jarayonning harorati 1050 ° S. Kukun shimgich shaklida olinadi, u bolg'a tegirmonida maydalanadi. Kukun zarralari, ishning ozgina qattiqlashishi sababli, presslashdan oldin qo'shimcha pasayish tavlanishini talab qilmasligi uchun qasos olish kerak.

Ot (hurmatli fabrikalarda, masshtabni birlashgan usul bilan kamaytirganda, koks shabada, ko'mir yoki soot qattiq reduktor sifatida ishlatiladi va konversiyalangan tabiiy gaz, shuningdek endotermik gaz va boyitilgan yuqori o'choqli gaz gazsimon sifatida ishlatiladi.

Qayta tiklash ikki turdagi pechlarda amalga oshiriladi: gorizontal muffle teshiklari itaruvchi va o'qi bilan. Novo-Tula metallurgiya zavodida, Ukraina SSR Fanlar akademiyasining Amaliy matematika institutida va "Rostsslmash" zavodida shpal gorizontal muffel pechlarida itaruvchilar bilan tiklanadi. Milya pechkasi (31-rasm) ichkaridan yengil olovli g'isht bilan qoplangan to'rtburchaklar temir korpusdir. Iichromovys isitgichlari qoplamaga biriktirilgan. Olovli mil - bu pech qopqog'i o'rnatilgan IX18II9T po'latdan yasalgan quvur. Pechning sovutgichi suv ko'ylagi bo'lgan temir trubadir, pastki qismida tushirish kamerasi bilan bog'langan. Gazni kamaytirish pechga sovutgichning yuqori qismida joylashgan tarmoq trubkasi orqali beriladi. Biroq, muffle va val pechlari bir qator kamchiliklarga ega.

birinchi navbatda quyidagilarni ta'kidlash kerak bo'lgan statistik ma'lumotlar:

1) kam mahsuldorlik, yiliga taxminan 1G> 00 g;

2) palletlar yoki teshikli ko'zoynaklarni isitish uchun yuqori issiqlik sarfi.

Ushbu kamchiliklar halqa tipidagi aylanma o'choqli pechning yangi dizaynida [4] bartaraf etilgan (32-rasm). Pishirish ikkita kameraga ega. Yuqori kamerada tabiiy gaz ukol bruslari yordamida yoqiladi, pastki xonada briketlangan shkalani pasaytirish jarayoni sodir bo'ladi. Issiq konvertatsiya qilingan tabiiy gaz qutqaruv kamerasiga etkazib beriladi, u ishlatilgandan so'ng u umumiy mo'riga yuboriladi va u yoqiladi, so'ngra tutun kamerasining chiqindi gazlari oqimi bilan bog'lanib, undan foydalanish uchun yuboriladi. issiqlik. Pechni yuklashda o'choqning aylanishi natijasida briketlar uning ustiga berilgan kenglikda va balandlikda bir qatorda joylashgan. Bu hosil bo'lgan kukunning bir xilligiga erishadi. Pechning kunlik unumdorligi taxminan 5 tonnani tashkil qiladi.

Qattiq uglerod bilan tegirmon massasini kamaytirish orqali temir kukuni ishlab chiqarish

Eng samarali usullardan biri shved kompaniyasining Hägenes uslubidir, unga ko'ra temir shimgichni shkalasini kamaytirish yoki aralashtirilmaydigan qatlamlar bilan to'ldirilgan sopol krujkalardagi koks bilan yuqori darajadagi temir javhari olinadi (oltingugurtni biriktirish uchun ohaktosh kiritiladi). Jarayon harorati 1000 ° C, davomiyligi 3,5 kun, shimgichdagi temir miqdori 97,5% dan ortiq.

Xuddi shunday shimgichni temir ishlab chiqarish Sulina zavodida tashkil etilgan [10-14]. Bu erdagi sharoitlar juda qulay: xom ashyo zavodning prokatlash sexining shkaladagi aralashmalaridan toza, qaytaruvchi moddasi ■ termo-shtib, bu mahalliy termo-antrasit zavodining chiqindisi. Ishlab chiqarish diagrammasi shakl. 33.

Krujkalarga yuklangan zaryadni yoqish antrasit bilan isitiladigan davriy davriy ishlaydigan pechlarda amalga oshiriladi. Krujkalar (ichki diametri va ichki balandligi 300 mm) uch yoki to'rt qatlamli shkalalar bilan yuklanadi, ularni termoantrazit yog'och qatlamlari ajratib turadi. 3% gacha kamaytiruvchi moddada bo'lgan oltingugurtni bog'lash uchun termoset 10% (og'irlik bo'yicha) ohak bilan aralashtiriladi, bu shimgichda oltingugurt miqdori pastligini kafolatlaydi. Krujkalar pechkada bir-birining ustiga, har biri oltitadan joylashtiriladi va pastki va yuqori krujkalar orasidagi bo'shliqlar loy bilan qoplanadi va yuqori krujka keramik qopqoq bilan yopiladi; bularning barchasi qafasni o'choq gazlari ta'siridan himoya qilish uchun qilingan. 60-70 soat davomida krujkalar 1000-1050 ° S haroratda yondiriladi. Yongandan keyin olingan shimgichni temir briketlar krujkalardan tushiriladi va mexanik cho'tkalar bilan qaytaruvchi moddaning yopishtirilgan qismlaridan tozalanadi, so'ngra briketlar maydalanadi. yuguruvchilarda va kasrlarga tarqalgan. Yuguruvchilarda Raz-mol ishlatiladi, chunki bu erda kuklanmagan holatda olingan kukun yaxshiroq siqiladi.

shar tegirmonlarida gubkalarni maydalash natijasida olingan kukunga qaraganda.

Temir kukunlari, ishlab chiqarish usulidan qat'i nazar, kimyoviy va granulometrik tarkibi jihatidan GOST 9849-61 ga mos kelishi kerak, bu kimyoviy tarkibi bo'yicha 5 ta navni (PZh1, PZh2, GTZhZ, PZh4, PZh5), to'rt guruhni don bilan ta'minlaydi kattaligi (katta K, o'rtacha C, nozik M, n juda nozik 04) va katta zichlik bo'yicha uchta guruh (birinchi, ikkinchi va uchinchi).

Ko'rib chiqilgan sxemalar arzon va sifatli kukun olish nuqtai nazaridan eng istiqbolli hisoblanadi va hozirgi vaqtda SSSRda temir kukunini olishning asosiy texnologik sxemalari hisoblanadi. Biroq, SSSRda ham, boshqa mamlakatlarda ham ishlab chiqilgan bir qator texnologik sxemalar mavjud, ular haqida ma'lumot [10-14] da berilgan.

Megallotermik qaytarilish yo'li bilan kukunlarni tayyorlash

Metall va qotishmalarni ularni kimyoviy birikmalardan (oksidlar, tuzlar) qaytarish yo'li bilan olishning metall usuli, kamaytirilayotgan metallning kislorod, xlor, ftor yoki birikmaning boshqa metall bo'lmagan elementiga nisbatan kamaytiruvchi metalning ko'proq yaqinligiga asoslangan.

Metallurgiyada bir qator nodir metallarni (Ti, Zr, Ta, Nb, U, Be va boshqalar), yengil metallarni (Rb, Cs, Mg, Ba) sof shaklida ishlab chiqarish uchun keng tarqalgan bu usul, shuningdek, turli xil metall qotishmalari (ayniqsa Fe va AI asosida), metallurgiyaning yirik tarmog'i - ferro eritmalar ishlab chiqarish uchun asos bo'lib xizmat qiladi, pirotexnika va boshqalarda qo'llaniladi.

Birinchi marta metallotermiya usuli 1865 yilda rus kimyogari N.N.Beketov tomonidan alyuminiyning kriyolitdan magniy bilan siljishi misolida amalga oshirildi. Bundan tashqari, N.N.Beketov oksidlarini alyuminiy bilan kamaytirish orqali bariy, kaliy va rubidiy oldi.

Umumiy ma'noda metallotermik kamayishni tenglama bilan ifodalash mumkin

MeX + Me 'S Me -f Me'X ± Q, (II-26)

bu erda L4eX tiklangan birikma;

Men - bu kamaytiruvchi vosita;

Q - reaktsiyaning issiqlik effekti.

Metallotermik qaytarilish reaktsiyalari odatda ekzotermikdir.

Reduktorlar faqatgina Me'X birikmalarining hosil bo'lishi erkin energiyaning (AF) sezilarli pasayishi bilan birga bo'lgan metallar bo'lishi mumkin:

- A F AH - TAS,

bu erda A // birikmalar hosil bo'lishi yoki reaktsiya issiqligi o'rtasidagi farq, kal;

T mutlaq harorat, ° K;

AS - reaksiya komponentlari entropiyasining algebraik yig'indisi, kal! {Deg • mol).

Bu erda 7AS

Shakl. 34 va 35 oksidlar va galogenid tuzlari hosil bo'lishining erkin energiyasining haroratga bog'liqligini ko'rsatadi. Berilgan qiymatlarni taqqoslashdan kelib chiqadiki, erkin energiyaning eng katta pasayishi kaltsiy, magniy, alyuminiy, natriy, kremniy, zirkonyum va bor oksidlarining hosil bo'lishi bilan birga keladi. Ro'yxatdagi elementlar, oxirgi ikkitasidan tashqari, metallotermik qaytarilish reaktsiyalarini amalga oshirish uchun ishlatiladi. Zirkonyumning kislorodga yuqori yaqinligi asosan pirotexnika sohasida qo'llaniladi [15]. Reduktorni tanlash nafaqat termodinamik sharoitga, balki atmosfera bosimida metallotermik jarayonni amalga oshirishda minimal bo'lishi kerak bo'lgan o'zgaruvchanlikka ham bog'liq.

81

Kam qaynab ketadigan kamaytiruvchi vositalardan foydalanganda, qaytarilish jarayoni ko'pincha argon yoki boshqa inert gazlar tomonidan hosil qilingan yuqori bosim ostida amalga oshirilishi kerak, bu esa o'z navbatida uskunani qisqarishi va metallotermik jarayonni bajarish shartlarini keltirib chiqaradi. .

Temirga asoslangan antifriktsiya materiallari

G'ovakli temir-grafit va temir-mis-grafit podshipniklarini ishlab chiqarishning texnologik jarayoni oddiy bo'lib, dastlabki changlarni aralashtirishdan, himoya gaz muhitida ixcham presslash va sinterlashdan iborat. Natijada paydo bo'ladigan g'ovakli ishlov beriladigan qismlar qo'shimcha ravishda qayta ishlanadi, bu ko'pincha moyni singdirish va o'lchamlari bilan cheklanadi.

353

Ba'zi hollarda, sinterlashdan so'ng, ishlov beriladigan qismlar sulfidlanishga yoki oksidlanishga duchor bo'ladi, bu esa tayyor mahsulotning ekspluatatsion xususiyatlarini oshirishga yordam beradi. Shakl. 177 temir-mis-grafitli g'ovakli podshipniklarni ishlab chiqarishning asosiy texnologik sxemasini ko'rsatadi. Temir asosidagi antifriktsiya materiallarini ishlab chiqarish uchun ilgari ko'rib chiqilgan usullardan biri, elektrolitik mis va grafit bilan olingan temir kukunlari ishlatiladi. U yoki bu turdagi temir kukunini tanlash, avvalambor, pudratlarning tejamkorligi va texnologik xususiyatlariga bog'liq. Bir qator fabrikalarning amaliyoti, sermet qismlarini ommaviy ishlab chiqarish uchun asosiy manba Sulinskiy va Novo-Tula metallurgiya zavodlari tomonidan ishlab chiqarilgan temir kukuni (GOST 9849-61) degan xulosaga kelishimizga imkon beradi. Ushbu changlar yaxshi siqilishga ega, yashil va sinterlangan holatda kuchli briketlar beradi.

Yog '

Qalamli grafit ishlatiladi (GOST 4404-58). Elektr ko'mir ishlab chiqarishning ishlatilgan grafit kontsentrati va grafiti ham mavjud. Zaryadga kirishdan oldin temir kukuni qaytaruvchi moddaga ta'sir qiladi. qoldiq kislorod miqdorini kamaytirish, shuningdek ishning qattiqlashishini olib tashlash uchun tavlanish, bu esa kukunning texnologik xususiyatlarini yaxshilaydi. Tavlangan temir kukuni, shuningdek mis (CMTU 4451—54) va grafit kukunlari No 025—018 elaklari orqali elakdan o'tkaziladi, shundan so'ng mikserga kerakli nisbatda quyiladi. Temir-grafit mahsulotlarini ishlab chiqarishda har xil quvvatga ega konusli mikserlar ko'pincha ishlatiladi.

So'nggi paytlarda yuqori mahsuldorlik bilan ajralib turadigan MIKHM tipidagi markazlashtiruvchi mikserlardan foydalanilgan. Aralashtirish sifatini yaxshilash uchun benzin yoki dvigatel moyi kukunlar aralashmasiga 2% gacha (og'irlik bo'yicha) qo'shiladi. Aralashtirishning davomiyligi 2-4 soat ichida o'zgarib turadi.Zaryadga yog'ning kiritilishi, zaryadlovchi qismlarning aralashishini yaxshilashi va purkashning kamayishi tufayli kukun yo'qotishlarini kamaytirish, presslash jarayoniga ijobiy ta'sir ko'rsatadi. , lekin shu bilan birga, zaryadning oqimliligi yomonlashadi. Shuning uchun, presslash zaryadning volumetrik dozasi bilan avtomatik presslash vositalarida amalga oshiriladigan, yuqori akışkanlık zarur bo'lgan hollarda, yog 'o'rniga, zaryadga 0,5-1% miqdorida kukunli stearat qo'shiladi. Sink stearatining zaryadda bir tekis taqsimlanishini ta'minlash uchun u sof shaklda emas, balki ma'lum miqdordagi temir kukuni bilan birga kiritiladi.

G'ovakli vkladkalar po'lat qoliplarda gidravlik yoki mexanik presslarda ma'lum bosim 3-8 T / sm2 da bosiladi. Parchalarni ma'lum qoldiq g'ovakliligi bilan bosish odatda o'ziga xos bosimga qarab bosish yoki balandlik cheklovchisiga bosish orqali amalga oshiriladi (ya'ni to'xtaguncha bosish). Birinchi holda, doimiy bosimdan foydalanish va natijada, kukunning bir xil tortilgan qismlari uchun doimiy zichlikni olish, bosilgan qismlar balandligining barqarorligini ta'minlaydi. Ikkinchi holda, bosim o'lchanmaydi va bosimning barqarorligi va shu sababli zichlik, kukunning bir xil qismlariga ega bo'lgan qismning balandligi barqarorligi bilan aniqlanadi.

23 *

356

Tayyor mahsulotlarning xususiyatlariga qo'yiladigan talablarga qarab presslangan podshipniklarning g'ovakliligi 25-30% gacha. Siqilishlar og'irligi va kattaligi bilan boshqariladi. Odatda, har bir partiyadan beshta kompakt nazorat qilinadi. Yilni o'lchamlari chizilganlardan farqli o'laroq, sinterlash paytida siqilish miqdori va kalibrlash uchun ajratilgan imtiyoz bilan farq qilishi kerak.

G'ovakli temir-grafit vintlarini sinterlash hech qanday texnik qiyinchiliklarga olib kelmaydi. Ammo shuni yodda tutish kerakki, g'ovakliligi yuqori bo'lganligi sababli vtulkalar nafaqat sirtdan, balki katta miqdordagi sinterlash paytida ham oksidlanishi mumkin. Ushbu holat sinterlash paytida himoya muhitidan foydalanishga majbur qiladi. Ba'zi fabrikalarda [3] kompaktlar elektr kamerali pechlarda sinterlanadi. Bunday holda, ko'mirni to'ldirish tufayli himoya atmosferasi yaratiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, ushbu sinterlash usuli bilan mahsulotlarning ba'zi bir karburizatsiyasi kuzatiladi, ammo bu holda olingan struktura va xususiyatlar texnik talablarga javob beradi.

Yenglar idishga solinib, mayda ko'mirga sepiladi, qopqoq bilan yopiladi va olovga chidamli loy bilan qoplanadi. Sinterlash harorati 1070 ° C ga teng, sinterlash vaqti 4-6 soat.Quyumlangan mahsulotlar yopiq idishlarda havoda sekin sovitiladi. Ehtiyot qismlarni yaxshi o'rash; konteyner va ko'mirdan foydalanish, namlik miqdori '4 dan 12% gacha, barqaror xossalari va tuzilishi bilan oksidli plyonkalar hosil bo'lmasdan qismlar ishlab chiqarilishini ta'minlaydi.

Hozirgi vaqtda dissotsilangan ammiak yoki endotermik gazdan tashkil topgan himoya atmosferaga ega konveyer tipidagi pechlar tez-tez ishlatila boshlandi. Ushbu nonvoyxonalar yuqori mahsuldorlik bilan ajralib turadi. Konveyer pechlaridagi sinterlanish harorati bir muncha yuqori - 1100-1150 ° S ga teng deb qabul qilinadi. Konveyer pechlarini ishlatishda presslash issiqqa chidamli po'latdan yasalgan palletlarga o'rnatiladi, ular o'choq bo'ylab himoya gaziga qarab suriladi. Milya pechlari ham ishlatiladi. Bunday holda, ishlov beriladigan qismlar issiqlikka bardoshli po'latdan yasalgan maxsus idishga joylashtiriladi. Tankning yuqori qismi mahkamlangan qopqoq bilan yopiladi. Gaz kirish va chiqish naychalari rezervuar ichiga joylashtirilgan.

Sermet temir-grafit materiallari tuzilishining fizik-kimyoviy qonuniyatlari batafsil o'rganilgan [4-7]. Masalan, Lixtman VI va Smirnova IN [8] sinterlashdan oldin sermet Fe - C kompozitsiyalarini zaryadga kiritilgan uglerod erkin tavlanadigan uglerod rolini o'ynaydigan kulrang ferritik quyma temir deb hisoblashi kerak, deb hisoblashadi. Bunday "quyma temir" ning o'ziga xos xususiyati, birinchi navbatda, teshiklarning mavjudligi, shuningdek, zarrachalar yuzasida oksidlar va aloqa joylarining metall bo'lmaganligi. Ma'lumki, kulrang ferritik cho'yan temir va uglerodning termodinamik jihatdan eng barqaror qotishmasi bo'lib, uning tarkibida metastabil fazalar mavjud emas.