Uo‘K: 62(075) kbk

2.2.1-rasm. Kislorod chok metali xossalariga ta’siri:

z

oq
 – zarbiy qovushoqlik, δ – nisbiy uzayish,
va 
_m– oquvchanlik va

mustahkamlik chegaralari.

Shunday qilib, eritib qoplangan metall yuqori sifatli bo‘lishi uchun asosiy shartlardan biri uni atrofdagi muhit tarkibidagi kislorod bilan oksidlanishidan muhofaza qilishdir. Bunga eritilgan metall atrofida gazlar va shlaklardan muhofaza muhiti hosil qilib erishiladi.
Oksidlantirish. Eritib qoplangan metaldagi kislorod kimyoviy elementlar yordamida chiqarib yuboriladi. Ular kislorod bilan temirga qaraganda hamda FeO ga ko‘ra suyuq metalda uncha erimaydigan oksidlar hosil qiladi. Bu jarayon oksidsizlantirish ja­ rayoni deb ataladi va payvandlashda juda muhim rol o‘ynaydi. Chunki chokda yuqori sifatli sof metall hosil qilishga imkon be­ radi. Oksidsizlantirilish hamda suyuq metalni elektrod qoplami va flus eriganida hosil bo‘ladigan gazlar hamda shlak bilan yaxshi muhofaza qilinishi tufayli chok metali tarkibida kislorod unchalik ko‘p bo‘lmaydi va amalda 0,005—0,06% ni tashkil etadi. Elektrod simidagi kislorod miqdori 0,01% dan ortmaydi.

Oksidsizlantirishning ikki usuli bor: diffuzion va tindirish yo‘li bilan oksidsizlantirish.

1. 
   Tindirib oksidsizlantirishda temirni erigan temir oksiddan kimyoviy jihatdan kislorodga moyilligi yuqori bo‘lgan va temirda kuchsiz eriydigan elementlar (Al, Ni, Si, Mn, Cr, C) bilan qay­ tariladi. Bu elementlar flus yoki surkama orqali yoki ferroqotish­ malar tarzida kiritiladi.
   

Metall suyuqlanmasidagi moddani kvadrat qavs bilan, shlak­ dagi moddani yumaloq qavslar bilan belgilasak, tindirishning na­ munaviy reaksiyasi quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi:
[FeO] + (Me)  [Fe] + (MeO).
Yangi oksid qalqib chiqadi va shlakka o‘tadi.

2. 
   Diffuzion oksidsizlantirish – oksidning suyuq metaldan shlakka yo‘naltirilgan diffuziyasidir. U Nernstning qonuniga asoslangan bo‘lib, bu qonunga ko‘ra biror moddaning aralash­ maydigan ikki erituvchidagi konsentratsiyasining nisbati o‘zgar­ mas kattalikdir:
   

(MeO) / [MeO] = const.
Agar shlakka oksidsizlantirgich qo‘shilsa yoki uni neytral kom­ ponent bilan suyuqlantirilsa, u holda shlakda /MeO/ konsentrat­ siyasi kamayadi va bu oksidning payvandlash vannasi metalidan shlakka diffuziyalanishi boshlanadi.
Eng tipik oksidsizlantirish reaksiyalarini ko‘rib chiqaylik.
Kremniy va marganets bilan oksidlantirish reaksiyasi quyida- gicha boradi:
2[FeO]+[Si] (SiO₂)+2[Fe]
[FeO]+[Mn] (MnO)+[Fe]
^{Bunda hosil bo‘lgan kremniy oksidi (SiO}2^{) va marganets oksi­} di (MnO) suyuq metalda yomon eriydi va shlakka o‘tadi. Temir bilan marganets oksidlari kimyoviy tarkibi jihatidan asos bo‘lib, ^{kislota oksidlari bilan reaksiyaga kirishishi hamda 2FeO•SiO}2^{, 2MnO•SiO}2 ^{turidagi (silikatlar) va 2FeO•TiO}2 ^{turidagi (titanlar)} birikmalarini hosil qilishi mumkin. Bu birikmalar suyuq metalda deyarli erimaydi va batamom shlak qatlamida qoladi.
Oksidlar o‘z kimyoviy tarkiblari jihatidan kislotali va asosli bo‘li­ ^{shi mumkin. Kislotali oksidlarga kremniy (II) oksidi (SiO}2^{) ham­ da titan (II) oksidi (TiO}2^{) kiradi. Asosli oksidlarga kalsiy oksidi} (CaO), temir oksidi (FeO), marganets oksidi (MnO), natriy oksidi ^(Na2^{O), kaliy oksidi (K}2^{O) hamda magniy oksidi (MgO) kiradi.}
Payvandlashda hosil bo‘ladigan shlaklarda kislotali oksidlar ko‘p bo‘lsa, bunday shlaklar, shuningdek, ularni hosil qiluvchi qoplamlar va fluslar kislotali qoplam hamda fluslar deb ataladi. Shlakda asosli oksidlar ko‘p bo‘lganida, aksincha, shlak asosli kimyoviy xossalariga ega bo‘lib qoladi. Mos holda, asosli shlak hosil qiladigan elektrod qoplamlari bilan fluslar asosli qoplam va fluslar deb ataladi.
Payvandlash vannasining harorati yuqori bo‘lganida shlak­ ^{lardagi kremniy (II) oksidi SiO}2 ^{bilan marganets oksidi MnO} payvandlash vannasidagi temir bilan reaksiyaga kirishadi. Bu reaksiyalar suyuq shlak bilan suyuq metall chegarasida quyidagi sxema bo‘yicha ro‘y beradi:
^(SiO2^{) + 2[Fe] → 2(FeO) + [Si]}
(MnO) + [Fe] → (FeO) + [Mn]
Payvandlash vannasining harorati ortishi bilan mazkur reaksi­ yalar yanada tezroq va to‘laroq o‘tadi. Sxemadan ko‘rinib turibdiki, hosil bo‘ladigan temir oksidi FeO suyuq metalda eriydi. Chokning keyinchalik sovishi jarayonida undagi temir oksidi erigan metall tarkibidagi boshqa elementlar, chunonchi, Si, Cr, Mn bilan reaksi­ yaga kirishadi va ularning oksidlarini hosil qiladi. Bu oksidlar chok metalida qolib ketishi mumkin. Shuning uchun ham tarkibida krem­
niy, xrom va marganetsdan ko‘p bo‘lgan po‘latlarni payvandlashda kremniy va marganets oksidlari juda ko‘p bo‘lgan kislotali qoplam hamda fluslar ishlatish tavsiya etilmaydi. Aks holda, chok metalida metalning zarb qovushqoqligini pasaytiruvchi kislorod ko‘payadi.
Asosli elektrod qoplamlar va fluslar asosli shlaklar hosil qiladi. Bunday shlaklar tarkibida asosan kalsiy oksidi (CaO) bo‘ladi. U metall oksidlaridan kislorodni tortib olmaydi. Eritib yopishtiril­ gan metalni oksidsizlantirish maqsadida asosli turdagi qoplam­ larga ferroqotishmalar, ya’ni ferrosilitsiy va ferrotitan qo‘shiladi. Bunday turdagi elektrod qoplamlarida oksidsizlantirishning aso- siy reaksiyalari quyidagilar bo‘ladi:
^{kremniy bilan oksidsizlantirishda 2FeO+Si=2Fe+SiO}2 ^{titan bilan oksidsizlantirishda 2FeO+Ti=2Fe+TiO}2
Bu reaksiyalar vaqtida gazlar hosil bo‘lmaydi va payvandlash vannasi qaynamaydi. Shuning uchun ham asosli xarakterdagi qoplamlar qaynamaydigan qoplamlar deb ham ataladi. Asosli elek­ trod qoplamlari mexanik xossalari juda yuksak metall hosil qiladi.