Yoyli pech elektrodlari

Eritishning oksidlash davri va erish davri materiallarning fizik-kimyoviy tavsifi.
Reja:
1. Eritishning oksidlash davri.
2. Erish davri materiallarning fizik-kimyoviy tavsifi


Tayanch iboralar: Po'lat, indiksion pech,marten pechi, elektr pechlar, qarshilik pechlari, yoyli pechlar, shlak qayta eritish plazmali pechlar, ferroqotishma , cho’yan ishlab chiqarish
Eritishning oksidlash davri.
Tayyor po’lat tarkibida ruxsat etiladigan shixta qo’shimchalarning bir qator mavjud bo’lishi ustunlik qiladi. Erish jarayonida bu qo’shimchalarning ortiqcha miqdori metaldan oksidlab ajratiladi. Erish davrida oksidlanish jarayoni boradi, eritma mahsulot hosil bo’lishda ham oksidlash jarayoni boradi.
Eritish jarayoni metall erishi eng uzun davr hisoblanadi, shuning uchun bu davrda po’latda mavjud bo’lgan zararli qo’shimchalardan maksimal ravishda ajratishga harakat qilinadi, asosan fosfordan erishning oksidlash davrida hamma oksidlash reaksiyalar tugatiladi, po’latdan gazlar ajratiladi va metall kerakli haroratgacha qizdiriladi.
Oksidlash jarayonini boshqarish uchun, ularga mos ravishda reaksiya borishini albatta bilish kerak.
Uglerodni oksidlanishi.
Po’lat eritish jarayonlarida uglerodning oksidlanishi asosiy reaksiya hisoblanadi. Bunda metalldan uglerod oksidi pufaklar ko’rinishida ajralib chiqadi, bunda suyuq metall aralashtiriladi va aralashganda gazlar ajralib chiqa boshlaydi. Intensiv aralashuv o’z navbatida metallarning yaxshi issiqlik yutilishiga olib keladi va bu po’lat eritish pechlaridagi barcha jarayonlarni tezlashtiradi.
Temir rudalari pech ichiga kiritilganda, pechga tushgan metall gaz fazada kislorod yordamida uglerodni oksidlaydi. Toza holatdagi, gaz fazadagi kislorod shlakdagi temir achitqisi bilan ta’sirlanib, suv parlari yoki uglekislota ko’rinishida, temir oksidiga aylanadi:
2(FeO)+1/2{O₂} =(Fe₂O₃)
Vannada temir rudasi qo’shilsa, shlakda temir oksidi oshadi. Shlak metall oksidlarining maydalari bilan o’zaro bog’lansa, temirning chala oksidi hosil bo’ladi:
(Fe₂O₃) + {Fe} =3(FeO)

Hosil bo’lgan chala oksid shlakda ozgina bo’lsa ham qoladi, ozginasi metallga o’tadi.

Bunda kislorodning miqdori oshadi.
(FeO) + [Fe] =(O)

Muvozanat sharoitida namlik quyidagicha bo’ladi:

L =[O] /[FeO]
Bu yerda: [O] – kislorodning metaldagi konsentratsiyasi;
(FeO) – shlakda temirning chala konsentratsiyasi;
L – metall bilan shlak orasida kislorodning taqsimlanish konsentratsiyasi.
L – koeffitsient shlakning asosligini va temperature orasidagi koeffitsientni ifoda qilib, quyidagi formula bilan topiladi:

Agar [O] [FeO] massa bo’yicha foizlarda ko’rsatilsa, B 7-rasmda ko’rsatilgani bo’yicha aniqlanadi.

7- rasm. B miqdori bilan shlak asosligi bog’liqligi h (CaO/h*O₂).

Eritishning oksidlanish jarayonida metalldan shlakka kislorod o’tishi bilan bir qatorda uglerod oksidlanish reaksiyasi ketadi. Bunda metalldan bir qism kislorod uglerod oksidi ko’rinishida chiqib ketadi. Uglerodning oksidlanishi geterogen reaksiya hisoblanadi. Bu reaksiya suyuq metall sirtida gaz pufaklari bilan quyidagi reaksiya bilan boradi:

{C} + {O} = {CO} (1)
Metallda uglerod va kislorodning kam konsentratsiyalarida aktivlik konsentratsiyaga proporsional deb qabul qilinadi.

Erish davri materiallarning fizik-kimyoviy tavsifi

Muvozanat sharoitida tenglama quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi:

K_C=
1550-1650 ⁰C harorat intervalidagi teng qiymati haroratga bog’liq bo’lmaydi, lekin uglerod miqdoriga bog’liq o’zgaradi.
m = 0,002 + 0,001 [c].
Gaz fazada uglerod oksidining portsial bosimi 1 atm ga teng bo’lsa, muvozanat sharoitida (1) reaksiya bo’yicha po’latdagi kislorod miqdori faqatgina uglerod miqdoriga bog’liq bo’ladi.
8- rasm. Po’latning elektr eritish jarayonida uglerod miqdorining kislorod miqdoriga bog’liqligi.
Po’latdagi uglerod miqdori po’lat erishning oksidlash jarayonida 0,1-1,0 % orasida bo’ladi, shuning uchun m ning miqdori oksidlash jarayoni 0,0021-0,003 orasida bo’ladi; o’rtacha 0,0015 deb olsa ham bo’ladi.
Muvozanat sharoitida uglerod oksidining gaz fazadagi portsial bosimi metall bilan birga taxminan quyidagi tenglama bilan aniqlanadi:
P_CO =
P_CO – uglerod oksidini metalldan chiqishiga intilishini ko’rsatuvchi tavsifi bo’lib, uglerod oksidini chiqish tarangligini ko’rsatuvchi son deyiladi.
Po’latda uglerod oksidlanishi metalldan gaz pufaklar hosil bo’lishi va oshishi bilan boradi va bu “qaynash” effektini chaqiradi. Po’latdagi pufaklar gaz fazani tashkil qiladi va u metall bilan ta’sirlashadi. Pufaklarda uglerod, vodorod, azot oksidlari bor. Pufakdagi bosim suyuq po’latda bo’ladi, tashqi kuchlar ta’siri bilan aniqlanadi va quyidagi yig’indiga teng.
P_tashqi = P_atm + P_shlak + P_M +P_K
Bu yerda:
P_tashqi – pufakdagi tashqi kuch bosimi;
P_atm – atmosfera bosimi;
P_shlak – shlak ustunga ta’sir etuvchi statik bosim;
P_M –metall ustunga ta’sir etuvchi statik bosim;
P_K – kapillyar bosim, suyuq po’lat sirt tarangligiga ta’sir etuvchi kuch.
Agar po’lat erish atmosfera bosimida olib borilsa, tashqi kuchlar bosimi quyidagi tenglama bilan aniqlanadi:
P_tashqi = 1+
Bu yerda, Y_shlak-Y_M – metall va shlak zichligi, g/sm³;
h_shlak, h_m – shlak va metall qavatlari qalinligi m;

• 
  suyuq metall sirt tarangligi din/sm;
  

r – pufak radiusi, sm.
Shlak va metall zichliklarini 7 va 3 g/sm³ deb qabul qilsa bo’ladi. Suyuq metall sirt tarangligi 1700 din/sm ga teng. Quyidagi sonlarni tenglamaga qo’yilsa, quyidagicha bo’ladi. Qaysidir bir metall sirtida kislоrоd yoki оltingugurt bug’larining bоsimi оksid (sulfid) ajralishi tarangligidan balandrоq bo’lsa, sistemaning muvоzanat hоlatiga intilishi оksidlanish (sulfidlanish)ga оlib keladi. Jarayon izоtermik, izоbarik yoki aralash sharоitlarda оqib o’tishi mumkin:
2Мe + О₂ = 2МeО
Bu jarayon ajralish jarayoniga teskari, shuning uchun ajralish jarayonini tasvirlaydigan termоdinamik ma’lumоtlar оksidlanish jarayonlarini ko’rib shiqishda to’la qo’llanishi mumkin. Faqat termоdinamik ishоralar teskari belgilar bilan оlinadi. Аgar birikmalar ajralishida issiqlik sistema bilan yutilib ketsa оksidlanish reaksiyasi esa, aksincha, ekzоtermikdir. Мetall оksidlanish jarayoni quyidagi bоsqishlardan o’tadi:
1) Qattiq (suyuq) - gaz bo’lim sirtiga kislоrоdni diffuziyasi;
2) Bo’lim sirtiga kislоrоdni adsоrbsiyasi;
3) Kuyindi qatlami оrqali ta’sir qiluvshi mоddalarning diffuziyasi;
4) Qattiq mоddalarining tuzum va оtandоshning o’zgarishlari bilan bоg’liqli kristal kimyoviy aylanishlar.
Мetallurgiyada оksidlanish va sulfidlanish jarayonlari bilan eritmalarni tоzalash reaksiyalarida, оksidlangan nikel rudalarni eritishda, metallarni sulfidlash teхnоlоgiyasida, оltingugurt bilan tоzalashda, temir оlish va bоshqalarda uchraydi.
Ko’pincha adabiyotjarda metallar оksidlanish jarayonining tezligini umumiy nusхa оg’irligi, yoki vaqt birligida quyindi enligini o’sishi оrqali aniqlanadi. Empirik yo’li bilan aniqlangan оksidlanishning hamma murakkab hоlatlari reaksiya tezligining bir nesha tenglamalari bilan ko’rsatilishi mumkin:
1) Тezlikning chiziqli bоg’liqligi: Δm = K₁t (14)
2) Parabоlik bоg’liqlik; (Δm)² = K² (15)
3) Lоgarifmik bоgliqlik Δm = K₄1g(at+b) (16)
4) Kubli bоg’liqlik (Δm)³ = K₃t (17)
yoki teskari lоgarifmik bоg’liqlik (18)
Мetallarning оksidlanish (sulfidlanish) jarayonlari, ajralish jarayoniga o’хshab, kinetik o’tkazgich yoki diffuzion tartiblarda оqib o’tishlari mumkin. Qaysi tartiblarda jarayonning оqib o’tishini aniqlash uchun [14-18] kinetik tenglamalardan fоydalanish kerak bo’ladi.
Оqim markazidan оksidlantiruvchining tashqi diffuziya ta’siri оqimi tezligini оshirish yo’li va uning turbulentligini ko’paytirish bilan yengil bartaraf qilsa bo’ladi.
Оksid qatlam strukturasi makrоskоpik nuqsоnlarsiz, zich bo’lishi mumkin, bu diffuziyani murakkablashtiradi va jarayonni diffuziоn tarkibga o’tkazishi mumkin. Тeshikli va g’оvak оksid qatlami оksidlantiruvchini metall sirtiga keltirilishiga to’sqinlik qilmaydi. Bu hоlda ko’pincha jarayon kinetik tartibda amalga оshiriladi.
Мetallda zich yoki g’оvak оksid qatlamining paydо bo’lish sharоitlarini ko’rib chiqamiz. Zich оksid qatlami shunday sharоitlarda paydо bo’ladiki, qachоnki, uning mоlyar hajmi metallni mоlyar hajmiga taхminan teng bo’lsa. Аgarda shu davrda metall va оksidlarni kristallik tuzilishi yaqin bo’lsa, оksid qatlami metall sirtiga juda zich yopishgan bo’ladi va uni bevоsita kislоrоd bilan alоqadan saqlaydi. Bu hоlatda massa o’tkazish asоsan оksidni kristallik strukturasi оrqali kuzatiladi.
Аgar paydо bo’ladigan оksidning mоlyar hajmi reaksiyaga kirgan metallning mоlyar hajmidan kam bo’lsa, unda оksid qatlami metall sirtiga zich yopishgan bo’lmaydi, metall sirti оchiq bo’lib, jarayon kinetik tartibda o’tishi mumkin. Bu ibоrani tasdiqlash uchun bir necha metall va uni оksid hajmlarining nisbatliklarini keltiramiz.

Мetall va uni оksid hajmlari quyidagi nisbatliklarda bo’lsa: , unda metall sirtida zich parda tashkil qilinmaydi. Diffuziоn to’sqinliklarga uchramasdan kislоrоd metall sirtiga yengil yotadi. Bu hоllarda ustki parda enligi оksidlanish tezligiga muhim ta’sir qilmaydi.

10.1-jadval

Metallar mоlyar hajmining oksidlar molar hajmiga nisbati

Me	MexOy
Cd	CdO	0,825
Аl	А12О3	0,78
Ni	NiO	0,61
K	K2О	2,23
Ca	CaО	1,56
Мо	МоО3	0,30
W	WО3	0,30

Shunday jarayonni nоlli tartib reaksiyasi deb ko’rsatsa bo’ladi:

(19)
(6.7) ni integrallashdan so’ng
= Kt+cоnst (20)
bu оksidlanishning shiziqli qоnuniyligiga mоs keladi. Shu sharоitlarda оksidlanish jarayoni ko’pincha kinetik tartibda amalga оshiriladi.
Оksidlanishning bоshlang’ich davri jarayonning birinchi bоsqichi bo’lib, kislоrоdni metall sirtida adsоrbsiyasi bo’ladi. Мetall sirtida kislоrоdning adsоrbsiya tezligi past harоratlarda ham ancha baland bo’ladi va bir sоniyada оqib o’tadi. Kislоrоdning bоsimini ko’paytirish sistemadagi tezlikni bir оz kamaytiradi, lekin baribir tezlik juda baland bo’lib qоlaveradi. Baland bоsimli hоlatlarda sirtning to’ldirilish darajasi gazli fazaga bоg’liq bo’lmaydi.
Мa’lum bir vaqt o’tishi bilan, kerakli sharоitlarning mavjudligi (gazli fazaning Pо Pо₂ оksid ajralishining tarangligidan) хemоsоrbirlangan kislоrоdni оksid strukturasiga o’tishiga оlib keladi.

Nazorat savollari.

1. 
   Erish jarayonida metalldan zararli qo’shimchalarni ortiqcha miqdori qanday yo’qotiladi?
   
2. 
   Erish vaqtida zararli qo’shimchalarni maksimal yo’qotish qaysi davrda amalga oshiriladi?
   
3. 
   Po’lat eritish jarayonining asosiy reaksiyasi qaysi reaksiya hisoblanadi?
   
4. 
   Temir rudasi pech vannasiga nima maqsadda qo’shiladi?
   
5. 
   Shlak asosligini va haroratini funksiyasini qaysi koeffitsient tushuntiradi?
   
6. 
   Po’lat erishning oksidlash davrida po’latdagi uglerod miqdori qaysi miqdorda bo’ladi?
   
7. 
   Suyuq po’latda hosil bo’lgan pufaklar qaysi bosim bilan aniqlanadi?
   
8. 
   Tashqi kuchlar bosimi qaysi tenglama bilan topiladi?
   

11-MA’RUZA

Eritish jarayonida kremniy, marganes va fosforning oksidlanishi.
Reja:
1. Eritish jarayonida kremniy oksidlanishi.
2. Eritish jarayonida kremniy, marganes oksidlanishi.
3. Eritish jarayonida fosforning oksidlanishi.
Tayanch iboralar: Po'latda kremniy oksidlanishi, marganes oksidlanishi, fosforning oksidlanishi, elektr pechlar, qarshilik pechlari, yoyli pechlar, shlak qayta eritish plazmali pechlar, ferroqotishma , cho’yan ishlab chiqarish
Eritish jarayonida kremniy oksidlanishi.
Kremniyning oksidlanishi quyidagi reaksiya bo’yicha oqib o’tadi:
2(FeO) + [Si] = 2[Fe] + (SiO²)


(1)
Po’lat tarkibida odatda Si miqdori ko’p bo’lmaydi. Kremniyning aktivligi konsentratsiyadan farqlanmaydi. Kislotali kremniyga to’yingan shlak ostida eritishda FeO aktivligi uning konsentratsiyasiga teng bo’ladi. Kremnezyom aktivligi esa birga teng bo’ladi. Shu tufayli kislotali shlak ostida eritish jarayonida (1) tenglamani quyidagi qurishda ifodalasak bo’ladi.
(2)
K_Si ning haroratga bog’liqligi quyidagi tenglamada ifodalanadi:
LgK_Si=18200/T-10,64 (3)
1600 ^oC da K_Si=0,1
Misol tariqasida kislotali pechlarda po’lat eritish jarayonida kislotali shlakda FeO ning miqdori 8% tashkil qiladi. Bundan kelib chiqadiki ikkinchi tenglamaga ko’ra metall tarkibidagi Si ning muvozanat miqdori 0,15 % ga teng bo’ladi. Asosiy shlaklarda kremniy, kalsiy oksidiga bog’liq bo’lgan mustahkam birikma hosil qiladi.
Shu tufayli asosli shlaklarda kremnezyom aktivligi kislotali shlaklarga nisbatan 10 marta kichik bo’ladi. Asosli pechlarda A reaksiya muvozanati, po’lat tarkibida kremniy konsentratsiyasi juda kam bo’lgan hollarda o’rnatiladi. Asosli pechlarda po’lat eritish jarayonida kremniy oson oksidlanadi.
Shixta tarkibidagi hamma kremniy eritish davrida amaliy jihatdan to’liq oksidlanadi.

Marganesning oksidlanishi va qaytarilishi.

Oksidlovchi eritish davrida shlakdan uning tiklanishi va oksidlanishi kuzatilishi mumkin. Bu ikki jarayon quyidagi reaksiya bo’yicha oqib o’tadi.
[Fe] + (MnO)  [Mn] + (FeO) (4)
Bu jarayonda ta’sir etuvchi moddalar konsentratsiyalarining muvozanat konstantasi
K_Mn = (FeO)[Mn]/(MnO) (5)
K_Mn kattaligi haroratga va shlak tarkibiga bog’liq. Agarda shlak faqat FeO va MnO lardan tashkil topgan bo’lsa unda K_Mn quyidagicha aniqlanadi.
(6)
1600 ^oC uchun K_Mn=0,28
Asosan po’lat eritish jarayonida hosil bo’lgan shlaklar FeO tarkibida Fe Ova MnO dan tashqari, unga katta ahamiyatga ega bo’lmagan qator oksidlar Ca Ova SiO₂ dan iborat bo’ladi. Bu oksidlardan CaO K_Mn qiymatini oshiradi. SiO₂ esa kamaytiradi.
Mn ning oksidlanishi natijasida shlak tarkibida FeO ning oshishiga MnO ning kamayishiga olib keladi. Bu shlakning asosligining kamayishiga va metal haroratining kamayishiga olib keladi.
Elektropech shixtalarida Mn ning miqdori odatda 0,4-0,6 %ni tashkil qiladi. Eritish davrida Mn ning ko’p qismi oksidlanadi va eritish jarayoni oxirida metal tarkibidagi uning miqdori 0,25 % tashkil qiladi. Oksidlantirish mobaynida Mn 0,15-0,20 % gacha oksidlanadi. Gohida po’lat tarkibidagi Mn miqdori 0,1 % gacha pasayadi. Bir necha hollarda Mn kam miqdorligi metal harorati pasayishiga olib keladi. Biroq ko’pchilik hollarda Mn unga oksidlanishi natijasida shlak tarkibida FeO ning miqdori ko’payib MnO ning miqdori kamayib ketishiga olib keladi.

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:
2[P] + 5(FeO) = (P₂O₅) + 5[Fe] (7)
shunday qilib po’lat tarkibida fosforning miqdori odatda 0,1 % dan oshmaydi. Fosforning aktivligi uning po’lat tarkibidagi miqdoriga teng deb oish mumkin. Po’lat tarkibida Fe ning aktibligi doimiydir.
(7) reaksiya muvozanat reaksiyasini quyidagicha ifodalash mumkin:
(8)
Bu yerda:  - reaksiyada qatshuvchi moddalar aktivlik konsentratsiyasi;
F – shlak tarkibidagi P₂O₅ konsentratsiyasining, po’lat tarkibidagi fosfor konsentratsiyasi kvadratiga nisbati. Bu qiymat qancha katta bo’lsa po’lat tarkibida shuncha fosfor miqdori kam bo’ladi.
va shlak asosli funksiyasini ushlab beradi. (CaO/SiO₂). Shlak tarkibida CaO ko’p bo’lsa, unda P₂O₅ kalsiy oksidi bilan mustahkam birikma hosil qiladi:
4[CaO] + (P₂O₅) = (CaO)₄ P₂O₅
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. Bu esa P₂O₅ aktivligini oshiradi.
Shlakning asosligi FeO ning aktivlik koeffitsientiga ta’sir qiladi. Shuning uchun yuqoridagi tenglamani quyidagicha yozish mumkin:
(10)
1600^oC
Quyidagi 9-rasmda F ning shlakning asosligi va FeO miqdoriga bog’liqligi ko’rsatilgan.

9-rasm. ning shlakning asosligi (CaO/SiO₂) va shlak tarkibida FeO ga bog’liq grafigi.

Harorat ham F kattaligiga ta’sir ko’rsatadi.
Taxminan shuni aytish mumkinki harorat 10^oC pasayishida F kattalik qiymati 0,05 ga oshadi. 9-rasmdan foydalangan holda dastlabki fosfor miqdoriga bog’liq po’latdagi fosforning muvozanat miqdorini hisoblash mumkin, bundan tashqari shlakning asosligini shlak miqdorini va uning tarkibidagi FeO miqdorini ham aniqlash mumkin. Buni quyidagicha hisoblaymiz.
P_dast – shixta tarkibidagi fosforning dastlabki miqdori;
[P] – shlak bilan muvozanat o’rnatilgandan keyingi po’lat tarkibidagi fosforning miqdori;
Ш – 100 F metall hosil bo’lishidagi ishtirok etadigan shlak miqdori.
P_dast – [P]
Bu miqdordagi P_dan P₂O₅ hosil bo’ladi, kg.
{P_dast – [P] 2.29}
shlak tarkibidagi P₂O₅ miqdori (%)
(11)
(10) va (11) gilardan quyidagini olamiz.

bu tenglama quyidagi holda osonroq tushuniladi.
.
Elektropechlarda po’latni eritish mobaynida eritish davrining va oksidlanish davri oxiriga kelib metall va shlak fosforning oksidlanish reaksiyasi munosabatiga ko’ra muvozanat holatiga kelib qoladi. Shuning uchun 9-rasm va 12-formulalardan po’lat tarkibidagi fosforning oxirgi miqdori aniqlanadi.
Bunga misol tariqasida quyidagi hol bilan tanishib chiqamiz: ya’ni po’latdagi fosforning miqdori 0,04 % ni tashkil etadi.
Fosforsizlantirish quyidagi tarkibli shlaklarda amalgam oshirildi, ya’ni 31 % CaO, 18% SiO₂ va 12% FeO. Shlak miqdori 4% ga teng. Bundan kelib chiqadiki 100 kg po’latning 4% kg shlaki mavjud deganidir. Po’lat harorati 1620^oC. 9-rasm bo’yicha 1600^oC da shlak uchun quyidagi sonlar keltirilgan. Bular (asosli 1,75) lgF=3,6.
Harorat 20^oC ga yuqori bo’lgani uchun lgF=0,1 ga teng qisqaradi. Bundan kelib chiqib ko’rilayotgan misolimizda lgF=3,5.
F=3,2*10³ tashkil qiladi.
(12) formuladan foydalangan holda fosforning po’latdagi oxirgi qiymati 0,02% ligini topamiz.
Legirlash
Temir uglerodli qotishmalarni legirlash. Temir uglerodli qotishmalarni legirlovchi elementlar sifatida Sr, Ni, Mo, W, V, Ti, A1, Nb, So, Su va boshqa elementlardan, shuningdek odatdagidan ko’proq miqdorda olinadigan mn va si dan foydalaniladi.
Suyuq po’latda eriydigan legirlovchi elementlar uning qotgan ҳolatdagi xossalarigagina emas, balki suyuqlanmaning xossalariga (termodinamikaviy xarakteristikalari, likvidus-solidus ҳarorati, quyilish xossalari va boshqalar) ҳam ta’sir qiladi. Legirlovchi elementlar xususiy xossalarini suyuqlanma tarkibiga kirgandan so’ng yo’qotadi.
Turli legirlovchi elementlar konstentrastiyasiga, atom massasiga ҳamda suyuq va qattiq fazalar orasida taqsimlanishiga qarab po’latning suyuqlanish ҳaroratini ma’lum darajada pasaytiradi.
Legirlangan po’latni suyuqlantirishda ba’zan yo’qotilgan issiqlik e’tiborga olinmaydi (masalan, marganestning temir bilan aralashishida), lekin ayrim ҳollarda (chunonchi, kremniyni suyuq metallga qo’shishda) ҳisobga olish lozim, chunki bunda katta miqdorda issiqlik ajrab chiqadi. Metalmas qo’shilmalar suyuqlanmadan ikki bosqichda chiqarib yuboriladi: qo’shilmalarning ҳajmdan ajralish sirtiga ko’chirilishi va ularni fazalararo chegaradan o’tishi. Qo’shilmalarning fazalar orasidagi chegaraga ko’chirilishi suzib chiqish va konvektiv oqimlar, shuningdek gaz pufakchalari ҳisobiga amalga oshirilishi mumkin. Birinchi va uchinchi yo’llar qaytmasdir. Konvektiv ko’chirish esa qaytar yo’ldir, ya’ni konvektiv oqimlar metalmas qo’shilmalarni suyuqlanmaga faqat kiritishi emas,balki unda chiqarishi ҳam mumkin.
Nazorat savollari.

1. 
   Qanaqa reaksiyada Si ning oksidlanishi sodir bo’ladi?
   
2. 
   K_Si ning haroratga bog’liqlik tenglamasini keltiring.
   
3. 
   Mn ning qanday qilib metallda oksidi.
   

12-MA’RUZA

Xrom, vanadiy va volfram oksidlanishi.
Reja:
1. Xrom reaksiyalar bo’yicha kislotali yoki asosli oksidlash.
2. Po,lat tarkibida vanadiy oksidlanishi
Tayanch iboralar: Xrom, vanadiy, volfram, oksidlanish, qarshilik pechlari, yoyli pechlar, shlak qayta eritish plazmali pechlar, ferroqotishma , cho’yan ishlab chiqarish

Xrom quyidagi reaksiyalar bo’yicha kislotali yoki asosli qilib oksidlanadi:

[Cr]+(FeO)=(CrO)+[Fe] (1)
2[Cr]+3(FeO)=(Cr₂O₃)+3[Fe] (2)
birinchi reaksiya uchun:

bu yerda (Cr) shlak tarkibidagi kislotali oksid ko’rinishida va asosli oksid ko’rinishidagi xromning miqdori. Xromning shlak va metall orasidagi taqsimlanishi koeffitsienti shlak tarkibidagi FeO konsentratsiyasiga proporsional.

asosli shlak ostida 1600 ^oC po’lat eritish paytida proporsionallik koeffitsienti 0,5 ga yaqin. Kislotali shlak asosida po’lat eritishda 0,4 ga yaqin bo’ladi. Xrom oksidlanishdagi haroratning ta’sirini quyidagi ifodalash mumkin. Haroratning har 100^oC ga oshishi taqsimlanishkoeffitsientini 2-3 marotaba oshiradi.
Po,lat tarkibida vanadiy oksidlanishi
Vanadiy ham xrom kabi kislotali yoki asosli oksid hosil qilib oksidlanadi. Shlak va metall orasidagi taqsimlanish koeffitsienti shlak tarkibidagi FeO konsentratsiyasiga bog’liq.

10-rasm. Vanadiy taqsimlanish koeffitsientining shlak tarkibidagi FeO ga bog’liqligi.

1 – kislotali shlak
2 – asosli shlak.
10-rasmdan ko’rinib turibdiki, asosli shlak ostida vanadiyning oksidlanishi, kislotali shlak ostida oksidlanishiga nisbatan to’liqroq o’tadi.
Bu shu narsani bildiradiki, ya’ni asosli shlaklarda vanadiy oksidlari aktivligi yuqoridir. Asosli shlaklarda vanadiy oksidi CaO bilan turg’un kimyoviy birikma hosil bo’ladi. Bu hol vanadiy oksidi aktivligini kamaytiradi.
Volfram oksidlanishi vorfram oksidlanishi bilan sodir bo’ladi:
W+3(FeO)=(WO₃)+3[Fe]
Shlak tarkibida FeO miqdori qancha kam bo’lsa shuncha volfram oksidlanishi to’liqroq bo’ladi.
Volframning to’liq oksidlanishiga katta ta’sir qiladigan hol, bu shlakning asosligidir. Asosligi qancha yuqori bo’lsa, shuncha N oksidlanishi to’liq bo’ladi. Bu quyidagicha tushuniladi, ya’ni WO₃, shlakdagi CaO bilan o’zaro ta’sirlashib quyidagi birikmani hosil qiladi:
CaO+WO₃=CaO*WO₃
Qancha shlakning asosligi yuqori bo’lsa, shunchalik volfram oksidi shlak tarkibidagi CaO bilan mustahkam bog’ hosil qiladi va to’liq W ning oksidlanishi sodir bo’ladi.
Bir necha bog’larda qachonki W oksidlanish darajasini kamaytirish kerak bo’lsa, unda po’latni eritish asosli shlak ostida olib boriladi.
Modifikastiyalash
Qotishmaning kristallanishiga va strukturasiga maxsus qo’shimcha — modifikatorlar qo’shib ta’sir etishga modifikastiyalash deb ataladi. Modifikastiyalash ortiqcha fazalarning (intermetallidlar, karbidlar, grafitlar va ҳokazo) dispers yoki- koagulyastiyalangan ajratmali mayda donador strukturasini olish maqsadida amalga oshiriladi. Modifikastiyaning ketishiga qarshilik ko’rsatiladigan qo’shilmalar yoki aralashmalar demodifikatorlar deb ataladi.
Molifikastiyalovchi qo’shilmalar ularning kristall kurtaklarining ҳosil bo’lish jarayoniga fizik-kimyoviy ta’sir etish tabiatiga ko’ra i va ii tur modifikatorlarga bo’linadi. I tur modifikatorlar jumlasiga suyuqlanmada kristallizastiyalanish markazlari shakllanadigan yuqori dispers qattiq zarrachalar ҳosil qiladigan moddalar kiradi. Ii tur modifikatorlar jumlasiga esa kristall kurtak qirralarida tanlab adsorbstiyalanadigan ҳamda fazalararo sirtiy taranglikni va kristallarning o’sish xarakterini o’zgartiradigan eruvchan moddalar kiradi. Alyuminiy qotishmalari uchun i tur modifikatorlar jumlasiga titan yoki vanadiy, po’lat uchun alyuminiy va titan qo’shilmalari kiradi.
Cho’yanlarni modifikastiyalash. Modifikastiyalovchi ko’shilmalar sifatida (sr uchun) fs75 ko’rinishidagi si, mg, se (vr uchun), ve, v, a1 va boshqalardan keng foydalaniladi.
Cho’yanga modifikatorlar kiritishning juda ko’p usullari ma’lum. Ҳamda tarkibda va seriyalab ishlab chiqarishda kichik sig’imli kovshga modifikator metall bilan to’ldirish vaqtida dozatordan foydalanmasdan kiritiladi.
Katta ҳajmni to’ldirish uchun xuddi shu operastiyaning o’zi bajariladi, lekin dozatordan foydalaniladi. Modifikatorni vagranka korpusiga maҳkamlangan dozator yordamida, kovshni to’ldirish vaqtida uning tarnoviga kiritish usuli mavjud.
Modifikatorni oraliq kovsh - eritgich orqali kiritish usuli ҳam ma’lum. Kovshga modifikator dozatordan yoki tebranib siltaydigan tarnovdan keladi. Bu usul yakka tartibda yoki seriyalab ishlab chiqarishda katta sig’imli (1 t dan ortiq) kovshlar uchun qo’llaniladi
Qolipda modifikastiyalash (inmold jarayon deb ataladigan jarayon) tobora keng ko’lamda tarqalmoqda. Cho’yanni kovshda va quyish tizimida kombinastiyalangan tarzda modifikastiyalash ҳam qo’llaniladi.

Nazorat savollari.

1. 
   Xrom oksidlanish reaksiyasini keltiring.
   
2. 
   1600 ⁰C da asosli shlak ostida po’lat erish jarayonida proporsionallik koeffitsientini qanday sonlar tashkil qiladi?
   
3. 
   Shlak va metall orasidagi vanadiyning taqsimlanish koeffitsienti nimaga proporsional?
   
4. 
   Kislotali shlak tarkibidagi FeO miqdoriga vanadiyning taqsimlanish koeffitsientining bog’liqligi.
   
5. 
   Asosli shlakda vanadiy oksidining aktivligi nima tufayli kamayadi?
   
6. 
   Volframning to’liq oksidlanishi nimaga katta ta’sir qiladi?
   

13-MA’RUZA
Suyuq po’latdan azot va vodorodni ajratish.
Reja:
1. Po’latda yoki suyuq temirda vodorod erishi.
2. Uglerod oksidi hosil bo’lishi.
3. Тarkibi o’zgarmas kоndensatsiyalangan fazalar paydо
bo’lishi bilan birikmalarning ajralishi


Tayanch iboralar: Uglerod, vodorod, gaz fazadagi vodorod, konsentratsiya, qarshilik pechlari, yoyli pechlar, shlak qayta eritish plazmali pechlar, ferroqotishma , cho’yan ishlab chiqarish
Po’latda yoki suyuq temirda vodorod erishi, shuningdek ulardan vodorod ajralishi quyidagi tenglama bilan topiladi:
{H₂} = 2[H].
Suyuq temirda erigan vodorod atom holiday bo’ladi vat emir atomlari bilan bog’lar hosil qiladi. Temir va po’latdagi vodorod konsentratsiyasi foizlarda massa bo’yicha yoki millimetrlarda 100 g metallga nisbatan aniqlanadi. Bu birliklar orasida quyidagiga bog’liqlik bor.
[H] % = 0,89*10^-4 [H] mm / 100 g.
Temirda vodorod miqdori gaz faza bilan muvozanat holiday gaz fazadagi vodorodning portsial bosimiga va haroratga bog’liq.

bu yerda: [H] – gaz fazadagi vodorod konsentratsiyasi;
- gaz fazadagi vodorodning portsial bosimi;
K_H – temirda kislorod miqdoriga va haroratga bog’liq konstanta.
Kislorodning eng kam miqdorida (<0,01 %) temirda vodorod erishi 22*10^-4 % ga yetadi. Bunda vodorodning temirda erishi kislorodning miqdori oshgan sari kamayadi.
P_H – kattalik po’latdan yoki suyuq temirdan vodorod ajralib chiqishini ko’rsatadigan kattalik. Bu kattalikni vodorod ajratish tarangligi deyiladi. Bu kattalik po’latdagi vodorod miqdorini aniqlaydi.
P_{H 2}=
K_H – temirni vodorodda eruvchanligiga teng kattalik, ya’ni vodorod konsentratsiyasini temirda eruvchanligini xarakterlovchi kattalik bo’lib, metallni vodorod bilan to’yinishi darajasini belgilaydi. Shunday qilib, vodorod ajralish tarangligi metallni vodorod bilan to’yinish kvadrati darajasiga teng.
Po’latda va temirda vodorod miqdori ortishiga po’latdagi suv bug’larining erishi ham sabab bo’ladi.
{H₂O} = 2[H⁺] + [O^-2]
Po’latdagi vodorod zararli qo’shimcha hisoblanadi. Vodorod po’latda gaz pufaklari hosil qiladi, po’lat quymada qotayotganda deformatsiyali po’latda flakonlar hosil bo’lishiga sabab bo’ladi, bu esa po’latning mexanik xossalarini pasaytiradi. Shuning uchun erish jarayonida maksimal ravishda po’latdagi vodorodni kamaytirishga harakat qilinadi.
Po’lat eritishda vodorodni ajratish oksidlanish davrida sodir bo’ladi. Po’latda erigan vodorod atom ko’rinishida bo’ladi. Sirt yuzada u gaz pufaklar bilan to’qnashib, molekula hosil qiladi, bu molekulalar gaz pufaklariga yana qaytib o’tadi. Bu biridan biriga o’tish pufakda vodorodning portsial bosimi ma’lum qiymatga kelguncha
gacha davom etadi.
Gaz pufaklar bilan birga bir qism vodorod po’latdagi pech atmosferasiga ketadi. Boshqacha sharoitlarda po’latdan ajralgan vodorod miqdori po’latda hosil bo’lgan uglerod oksidiga proporsional bo’ladi. Shunday qilib, po’latdagi vodorod ajralib chiqish tezligi, uglerod oksidlanish tezligiga proporsional bo’ladi. Po’latdan vodorod ajralishi jarayoniga po’latdagi kislorod miqdori juda katta ta’sir qiladi. Kislorod miqdori 0,006 dan 0,06 % gacha oshsa, po’latdan vodorod ajralib chiqish tezligi 4 barobarga oshadi. Kislorodning bunday ta’siri vodorod erishi bilan bog’liq.
11-rasm. Suyuq temirda vodorod eruvchanligini kislorod miqdoriga bog’liqligi.

Po’latda vodorod eruvchanligini kislorod kamaytiradi, vodorod ajralishda taranglik oshadi va bu quymadan vodorod ajralishi to’liq bo’lishiga sharoit yaratadi. Vodorodni kam miqdorida po’lat olish uchun, uglerodni to’liq oksidlovchi elektroerish texnologiyasi qo’llaniladi. Bu usulda erish borganda, oksidlanish davrida uglerod miqdori 0,05-0,06 % gacha pasaytiriladi va po’latda uglerod miqdorini oshirish kerakli qiymatgacha davom etadi.

Kislorod va vodoroddan tashqari azot ham eriydi.
Po’latda azot ajralish tarangligi
= ga teng.
Gaz fazada azotning portsial bosimi 1atmosferaga teng bo’lsa, temirda azot erishi 0,044 % ni (massa bo’yicha) tashkil etadi yoki 1600 ⁰C ligerlanmagan po’latda ham shu qiymatni tashkil etadi. Ko’pchilik po’lat uchun azot zararli qo’shimcha hisoblanadi, chunki u po’latni mo’rtligini oshiradi, shuning uchun erish davrida azotni maksimal ravishda chiqarib tashlash kerak. Vodorodga nisbatan azot po’latdan gaz pufaklari orqali chiqib ketadi.

Uglerod oksidi hosil bo’lishi.

Uglerod oksidi hosil bo’lishi tezligi azotni po’latdan chiqish tezligiga olib keladi. Oksidlash vaqtida po’latga azot yutiladi, shuningdek erish davrida ham, boshqa davrlarda ham bu jarayon bo’ladi. Atmosferada azot tugamaydigan azot manbasi hisoblanadi.

Po’lat erishning oksidlash davrida azot miqdori 2 xil jarayon tezligi bilan aniqlanadi:

1. 
   Pech atmosferasida po’latga azot yutilishi;
   
2. 
   Po’latdagi azot ajralishi pufaklar orqali amalgam oshiriladi va bunda uglerod oksidlanadi.
   

Po’latda azot kam miqdorda bo’lsa, u atmosferadan yuqori tezlikda azotni yutib oladi, chiqishda CO pufaklari bilan juda sekin chiqadi: azot po’latda ko’p bo’lsa, aksincha bo’ladi.
Pech atmosferasida yutilgan azot miqdori po’latdan chiqayotgan azot miqdoriga teng bo’lsa, unda po’latda azot oraliq miqdorda deb qaraladi. Bu holat “kritik” holat deyiladi. Bunda oksidlash davrida azot miqdori o’zgarmaydi. Oddiy usulda elektropechda azotning po’latdagi “kritik” konsentratsiyasi 0,004-0,05 % ni tashkil etadi.
Yuqоri harоratli pirоmetallurgiya jarayonlarda оdatdagi sharоitlarda turg’un metall оksidi va sulfidlari tashkil qiluvchi elementlarga ajralishi mumkin. Bu jarayonning to’la оqib o’tishi sirtqi оmillar bilan qanday aniqlansa (bоsim va harоrat) birinchi navbatda, kimyoviy alоqaning kuchi va harakteriga bоg’liqdir. Оksid, sulfid va galоgenidlar uchun ajralish va elementlardan tashkil qilinishi bir хil qоnuniyliklarga bo’ysunadi, shuning uchun shu birikmalarning termik ajralish jarayoni birgalikda ko’riladi.
Qоidaga binоan, оksid yoki sulfiddarni ajralishi issiqlikni singdirilishi bilan оqib o’tadi. Ikki valentli metall оksidining termik ajralishi, tarkibi bo’yicha gоmоgen mintaqasining metallik tоmоniga javоb beradigan reaksiya bo’yicha o’tadi:
2МeО = 2МeО + О₂ + ΔH
Мavjud fazalar va ularning agregat hоlatiga qarab uchta хоdisalar ma’lum:
1. Ikki mahsulоt оksid va metall quyuqlantirilgan fazalarda jоylashgan va jarayonning оqib o’tishida fazalar tarkibi o’zgarmaydi.
2. Оksid va metall o’zarо o’zgaruvchan eritmani tashkil qiladi.
3. Оksid va metall qaysidir kislоrоdga nisbatan inertli, o’zga eritmada eriydi. Pirоmetallurgiyada keng yoyilgan birinchi hоdisada batafsilrоq to’хtaymiz.