К. А. Нариков, Г. Г. Беркалиева, С. С. Тулемисова
жүктеу/скачать 3.99 Mb. Pdf көрінісі
|
| Мартен пеші дегеніміз жалынды регенеративті (пештің жұмыс
кеңістігінен шыққан газдардың жылуын қайтадан пайдалану) болат өндіретін құрылғы. Пештің жұмыс кеңістігінің жоғарғы жағында сұйық немесе газ күйдегі отын жандырылады. Ал пеш шомылығы табанында металл балқиды. Отынның жануын қамтамасыздандыру үшін пешке арнайы регенераторлық бөлшектерде алдын –ала қыздырылған ауа үрленеді. Регенераторлық бөлшектердің ішкі кеңістіктері отқа төзімді материалдан жасалған кірпішпен қаланады. Онда газ өту үшін арналар болады. Егерде пеш газ күйдегі отынмен 23 жұмыс істесе, онда газ күйдегі кокс газы мен домна газының қоспасы да арнайы газды регенераторларда алдын-ала қыздырылады. Ал пеш жоғары калориялық мазутпен немесе табиғи газбен жұмыс істесе, онда тек ауа ғана қыздырылады. Регенератордың бөлім шектері қабырғалары пештің жұмыс кеңістігінен отын жанғаннан кейін шығатын түтін газдардың физикалық жылуымен қыздырылады. Отынның жануы нəтижесінде пайда болатын түтін газдардың пештің жұмыс кеңістігінен шыққан кезде температуралары 1923– 2023К-ге тең болады. Ал регенераторларда қыздырылған газбен ауа пештің жұмыс кеңістігіне 1273–1473 К температурамен енеді. Пештің жұмыс кеңістігіндегі жалынның шырағының температурасы 2773–2173 К-ге дейін болады. Пештің жылулық қуаты мен балқу процесінің белсенді түрде жүруін жоғарылату үшін шикі материалдарды пешке салу жəне шихтаны балқыту кезеңдерінде жалынның шырағына газ күйдегі техникалық таза оттегі беріледі(2.6-сурет). Сурет 2.6 – Мартенпешініңсұлбасы 1 – регенератор; 2 – пештің қалпақшасы; 3 – қышқыл жүретін түтікше; 4 – жүктеу терезесі; 5 – алдыңғы қабырға; 6 – шихта; 7 – жалын; 8 – мұржа түтігі; 9 – болат шығаратын саңылау; 10 – артқы қабырға; 11 – пеш күмбезшесі; 12 – пеш едені. Мартен пешінде балқыту процесін жүргізу үшін металлдық шихта қатты жəне сұйық шойыннан жəне болат пен темірдің сынықтарынан құрастырылады. Егерде балқу процесін жүргізгенде сұйық шойынның мөлшері көп болса, онда шихтаға қосымша тотықтандырғаштар қосылады. Тотықтандырғыштар темір рудасынан, окатыштан жəне арнайы мартен агломератынан тұрады. Егерде пештің ішкі қабырғаларымен еденін отқа төзімді кірпіштерден қаланса, онда флюср етінде əктас, боксит жəне балқымалы шпат қолданылады, ал қышқыл отқа төзімді материалдардан жасалған кірпіштерден қаланса, онда флюс ретінде кварцты құм, династы жəне шамотты кірпіштердің сынықтары пайдаланылады 24 Қазіргі заманның мартен пештерінің сыйымдылықтары 40 тоннадан 900 тоннаға дейін болады. Əдетте қышқыл пештердің негізді пештерге қарағанда сыйымдылықтары кем болып келеді. Балқыту процестердің уақыт мерзімдері пештің сыйымдылықтарына жəне өндіріс жағдайына байланысты 7–ден 12 сағатқа дейін созылады. Мартен пештерінің балқу процесі екі кезеңге бөлінеді: пешті шикі заттармен толтыру жəне шихтаны балқыту. Яғни, қоспаларды тотықтандыру, шомылықты қайнату, тотықсыздандыру жəне болатты жетілдіру. Балқыту кезеңінің соңында пештегі металл шомылығы толығымен қож қабатымен жабылады. Қож темірдің жəне шойынның қоспаларының тотығу себебінен пайда болатын қоспалардан (FеО,Fе2О3,Fе3О4,SiO2,MnO), флюстерден (СаО,МgО,А12О3,SiO2), сонымен қатар пештің қабырғаларының жегіделіп желінген бөлшектері мен шихта материалдарының ласты заттарынан қалыптасады. Əрі қарай барлық балқу процессі сұйық қож қабатының астында өтеді. Сол себепті металл шомылығы пештің жұмыс кеңістігіндегі атмосфераның əсерінен жекешелінеді. Металлдың температурасы, өтетін физика-химиялық реакциялар, олардың өту бағыты жəне дайын болаттың сапасы қождың құрамына байланысты. Мартен пешінде кремний мен марганецтің тотықтануы балқыту процесінің алғашқы кезеңінде (негізінен шихта толық балқуға дейін) келесі реакция мен өтеді: Si+2FеО=SiO2-+2Fе¯; Mn +FеО=MnO-+FеО¯ Қалыптасқан кремнезем қождағы темірдің шала тотығымен байланысын кальцийдің берік силикаты келесі реакциямен пайда болады: (FеО)2 × SiO2+2СаО= (СаО)2×SiO2+2FеО Темір əк тасты қождың бар болуының арқасында жəне орынды мөлшердегі температура фосфордың келесі реакция бойынша қожға өтуіне қолайлы жағдай туғызады: 2Р+5FеО=Р2О5+5Fе; Р2О5+3FеО=(FеО)3×Р2О5; (FеО)3×Р2О5+4СаО = (СаО)4× Р2О5-+3FеО¯ Мартен тəсілімен балқытуда көміртегінің тотықтануы келесі эндотермиялық реакция мен өтеді: С+FеО=СО-+Fе¯. Реакция сұйық металл жеткілікті түрде қызығаннан кейін жүріп газ күйдегі көміртегі қышқылының көпіршектері ретінде металл шомылығының бетінен шығады. Бұл құбылыс қайнау деп аталады. Қайнаудың арқасында металлдың химиялық құрамымен температурасы бірыңғайланады, металлмен қождың жанасу беттері жоғарылайды, қоспалардың тотығуы арқасында пайда болатын заттардың қалқып шығып, қожға сіңуін жеңілдетеді, сонымен қатар сұйық металлдағы газдар əжептəуір түрде кетіріледі. 25 Металлдағы күкіртті кетіру оны металлда жəне негізді қожда жақсы еритін темірдің сульфидінен FеS ажыратып, металлда ерімейтін күкіртті кальцийға келесі реакциямен өткізумен байланысты: FеS+СаО=CaS-+FeO¯ Бұл реакцияның өтуіне қождың жоғары температурасымен ондағы СаО концентрациясының жоғарылығы ықпал етеді. Балқыту процесінің соңында дайын металлды пештен шығару алдында ондағы еріген болаттың сапасын төмендететін, шала тотығының FеО мөлшерін азайту мақсаты мен металлды тотықсыздандыру операциясы келесі реакциямен жүргізіледі: FеО+ Mn= MnO-+Fе¯; 2FеО+Si= SiO2-+2Fе¯; 3FеО+ 2Al= Al2O3-+3Fе¯ Болатты тотықсыздандыру оған тотықсыздандырғыш элементтерді (Mn,Sі,Al) енгізу мен іске асырылады.Тотықсыздандыру реакциялары өткеннен кейін металға жеңіл тотығатын элементтері (хром, ванадий, титан, ниобий) бар ферро қорытпалар түрінде қоспалар салынады. Тотықпайтын никель, кобальт, молибден металлды жақсылап қыздырып, сұйық металлда бір келкі түрде тарату үшін тотықпаған металл шомылығына салады. Қышқыл мартен пешінде қышқыл қождың астында балқыту процесін жүргізу үшін фосфор мен күкірттен таза шихта қажет. Себебі қышқыл процесс пен балқытуды жүргізгенде бұл элементтерді кетіру мүмкін емес. Негізді процесске қарағанда қышқыл процессте металлмен қожда темірдің шала тотығының мөлшері аз. Себебі темірдің шала тотығы FеО қышқыл қождың артық кремнеземі мен байланысады. Сол себепті қышқыл мартен пешінде тотықтырғандырғыштардың шығыны негізді пештерге қарағанда əжеп тəуір аз жəне дайын металда металлемес қоспалардың оксидтері де аз болады. Қышқыл болатта негізді мартен пешінде жəне электр пештерінде өндірілген болаттарға қарағанда еріген газдар аз болады. Қышқыл процессте өндірілген болаттар фосфор мен күкірттен жəне металл емес қоспалар мен газдардан таза болғандықтан, олардың сапалары жоғары болып келеді. Қышқыл металлдың негізді металлға қарағанда илемділігі жəне беріктігі жоғары болып келеді де, механикалық қасиеттерінің біркелкі болмауы əжептəуір аз. Əсіресе, соққыға тұтқырлығы жəне серпімділігі жағынан. Сол себепті қышқыл мартен пештерінде өндірілген болаттар көбінесе ауыр жүктелген жауапты машина тетіктерін жасауға пайдаланылады. Мұндай тетіктерден бір келкілі қасиеттер олардың тұрақтылығы жəне механикалық қасиеттерінің жоғары болуын тек қана бойлау бағытында ғана емес, сонымен қатар тангенциалды жəне радиалды бағыттарда да болуын талап етіледі. |