|
51-ma'ruza
Yangi texnologiyalar yaratilayotganda metall ishlab chiqarishni fizika - kimyoviy sxemasi
Metallurgik sanoatda metall ishlab chiqarishda quyidagi savollar kelib chiqadi:
1) Jarayonni yo'nalishi va qanday mahsulot olinishi. Bunda sistemani dastlabki holati aniq bo'lishi kerak: reaksiyaga kiruvchi moddalarni miqdorligi, bosim, harorat va h.k.
2) Jarayonni yakunlovchi bosqichini xarakteristikasi, jarayonni o'tish chegarasi va jarayon tugaganda sistemaning holati.
3) Jarayonning oqib o'tish tezligi, sistemani xarakteristikasini aniqlovchi xar qanday omillarni ta'siri va vaqt bo'yicha sistemani o'zgarishi. Boshqa so'z bilan aytganda jarayon oqib o'tadigan dastgohning ishlab chiqarish unumdorligi.
Xuddi shunday savollar muhandis-metallurgda ham tug'iladi. Uni hal qilish kerak. Masalan, qaysi sharoitda elementlar ta'sirlashadi yoki oksidlanadi. Masalan: Fe, S, Mn, Pb, As, Cr, Si va boshqalar ko'p holatda dolzarb bo'lib qoladi: qaysi chegaragacha jarayon oqib o'tishi mumkin, qaysi holatida miqdorligini kamaytirish mumkin. Yoki zaxarli moddalar S va P larni miqdorligi qaysi ko'rsatkichda kamaytirish mumkinligi. Va nihoyat har doim tug'iladigan savol: shihta materiallarini qanday tanlash kerak va bunga qanday sharoitlar yaratish kerakligi. Bu sharoitlar jarayonni eng kam vaqt sarflanib yuqori ishlab chiqarish unumdorligida amalga oshirishni ko'zda tutilgan holatda.
Birinchi va ikkinchi guruh savollariga kimyoviy termodinamika qonunlari aniq javob berishi mumkin. Bu qonunlar qaysi paytda yaxshi va xap qanday masalani murakkab metall-shlak-gaz sistemasida ishlatish mumkin.
Aniq metallurgik agregatida oqib o'tadigan jarayonni muvozanat holatini o'rganish, ikkinchi savolga javob beradi. Chunki reaksiya faqat muvozanat xolatiga yo'naltirilgan tomonga o'tadi, teskari esa reaksiya o'tishi mumkin emas.
Moddani miqdorligi dastlabki xolatidan muvozanatdagi bo'lganligi solishtirib, jarayonni yo'nalishini aniqlash mumkin. Agarda dastlabki miqdorlik muvozanatnikidan yuqori bo'lsa, unda sistemada shunday jarayon kechadiki, qaysidir reaksiyaga kirishayotgan moddalari yo'nalishiga olib kelingan. Aksari jarayon oqib o'tishi mumkin bo'ladi, agarda moddani dastlabki moddani miqdorligi muvozanat holatidan kamroq bo'lsa.
Jarayonni tezligini oshirish-unga murakkab yondashishdir. Metall ishlab chiqarishdagi barcha jarayonlar murakkab, ko'p bosqichli bo'ladi. Ma'lumki, jarayonni umumiy tezligi uni eng sekin oqib o'tadigan bosqichi bilan belgilanadi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, po'lat eritishga munosib metallurgik jarayonlar yuqori haroratlarda oqib o'tadi (eritma yoki gaz fazasida). Bu sharoitlarda kimyoviy reaksiyalar tezligi suyuq modda yoki qattiq moddadagi diffuziya tezliklaridan ancha yuqoridir (bir necha yuz marotaba). Shu bilan birga metall-shlak kontakt chegarasidagi massao'tkazgich tezliklari ham ko'proqdir. Suyuqlik fazasida diffuziya tezligi yoki moddani kontakt chegarasiga o'tkazish jarayonida harorat jarayon gidrodinamin sharoitlariga bog'liqdir. Bu tezliklar keskin ko'payadi agarda suyuqlik aralashmalarida yoki kontakt hosil qiluvchi sirtlari nisbiy ko'paysa.
Statistik termodinamika-bu katta molekulalar to'planmasi termodinamikasi, qaysidir extimollik qonuni asosida flyuktualasi (mikrotengsizlik taqsimlanishi). Masalan eritmadagi yoki qattiq fazadagi moddaning entropiyasi, suyuqlikda zichlikni flyuktalasi va boshqalar.
Bularni barchasi metall-shlak-gaz issiqbardosh sistemadagi muvozanat holatini aniqlashga yordam beradi.
Agarda metall va shlakni tahlilga na'munalari tez-tez olib turilsa, unda elementni oksidlanish davridan shlakga o'tish davrini aniqlash mumkin. Bu jarayonni quyidagi tenglama bilan ifodalasa bo'ladi:
V=d(Ca)/d z=0
qayerda [Ca]-o'rganilayotgan moddani muvozanat miqdorligi.
Po'lat eritish jarayonidagi sharoitlararo muvozanat holatini bajarilishini ko'rib chiqamiz.
Misol tariqasida marten pechiga tegishli jarayonni ko'rib chiqamiz. Xuddi shunday hulosalarni konverter pechi, masalan, ДСП pechi oksidlantiruvchi qismida ham qo'llasa bo'ladi. Metallurgik pechda gaz fazasi tarkibi yoqilg'i, havoni ortiqcha berilgani, havoni berish usuli va boshqa omillarga bog'liqdir. Gazlarni tarkibi juda kam o'zgaradi.
O'rtacha gazni tarkibini quyidagicha olish mumkin:
1) Bosim musbat bo'lgan mintaqalarda (fakel, svodni tagi va boshqalar), %: CO2 16-23; H2O 5-16; O2 1,0-2,5; CO 0,5; H2 kam, N2 62-68:
2) Bosim manfiy bo'lgan mintaqalarda (pechni oxirgi qismi, suyuq vanna usti, gaz fakelini tagi va boshqalar), %: CO2 5-10; H2O 2-8; O2 6-14; N2 67-72. Pech gazlarini oksidlovchi potensialini kamaytirib bo'lmaydi, chunki bu holatda CO2, H2O va O2 lari partsial bosimi kamayadi. Bu holatda yoqilg'i to'liq yonish imkoniyati kamayadi.
Gazni tarkibini o'zgarishi shuni xabar qiladiki, sistemalarda muvozanat hali o'rganilmagan.
Metallurgiyada metall-shlak-gaz sistemasini shunisi bilan taqqoslash mumkinki, qachon vannaga suyuqlik ma'lum tezlik bilan keladi, undan chiqib ketish esa qandaydir boshqa tizimda amalga oshiriladi.
Ana shu tezliklarni farqi suyuqlik agregatda harakatlanishini belgilaydi-bu suyuqlik satxini ko'tarilishi yoki pastga tushishi ana shu tezlikni farqliligiga bog'liqdir.
Agarda metall eritishda suyuqlik pechga kelishi va undan chiqib ketishi tezliklari teng bo'lsa, u holatda suyuq vanna stabil holatda bo'ladi. Boshqa so'z bilan aytganda metallurgik jarayon tipik rejim tarkibida o'tayotgan desa bo'ladi.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
