Жаңа шихтада балқыту

Дәріс №15. доғалы эдектр пештерде тотықпайтын болаттарды балқыту

Дәріс жоспары:

1. Кіріспе

2. Жаңа шихтада балқыту

Дәрістін мақсаты:

Кіріспе

60-жылдардың соңына дейін тотықпайтын болатты бүкіл әлемде монопроцесспен электр пештерде балқытылды. Көбінесе, негізгі футеровкасы және айналмалы тоғы бар доғалы болат балқытқыш пештерде қолданды. Тотықпайтын болатттардың кейбір мөлшерін индукционды тигельді пештерде балқытты. Тотықпайтын болаттарды монопроцессті өндіру үшін басқа болат балқытқыш агрегаттарды қолданып, тырысқанымен сәттіліктерге жете алмады. Қазіргі уақытта, жалпы әлемдік өндірістің 10% жуығын электрпештерде монопроцесспен өндірілетін тотықпайтын болаттар үлесіне тиесілі. Ресейде бір ғана аргонооттекті рафинадтау агрегаты бар, тотықпайтын болаттардың көп бөлігін монопроцесспен доғалы пештерде өндіреді.

Жаңа шихтада балқыту

Жаңа шихтда тотықпайтын болатты өндіру технологиялық схемасы, оны өндірудің бастапқы этаптарында кеңінен қолданылады. Қазіргі уақытта мұндай схема біздің елде фаоноқұйғыш цехтарда тотықпайтын болаттардан фасонды құю өндірісі үшін қолданылады, сонымен қатар, құрамындағы көміртегі 0,03%-дан көп емес тотықпайтын болатты балқыту үшін көне болат балқытқыш цехтерда әр жерде қолданылуы мүмкін. Тотықпайтын болатты балқыту үшін мүмкіндігінше арнайы жасалған доғалы пештерде қолданады. Егер хромда тотықпайтын болат өндірілсе, онда пешке төгу кезінде тек көміртекті болаттардың қалдықтарын тиейді, егер хромникельді немесе хромоникельмолибденді тотықпайтын болат өндірілсе, онда пешке төгу кезінде керекті мөлшерде құрамында никель бар материал, егер керек болса, ферромолибден тиеледі. Тиелген шихтаны балқыту сәті дәстүрлі схема бойынша жүргізіледі, металл балқыманы бөлшектеп дефосфорациялауды жүргізу және шлак негізділігін жоғарылату мақсатында пешке балқыту кезінде әктас(металлды шихта массасына 2% дейін) тиеледі. Газ тәріздес оттегіні қолданатын цехтарда шихтаның балқуын жеделдету үшін балқыту соңында пешке газ тәріздес оттегі үріледі. Шихтаның балқуыаяқталған соң шлакты бөлшектеп немесе толығымен (аса төмен көміртекті болатты балқытуда) жаңартылады.

Балқытудың тотығуы периодында қоспалардың тотығуы (бәрінен бұрын көміртегі) газ тәріздес оттегімен жүзеге асырылады. Егер оттегімен үрлеудің (0,2-0,5нм³/(т*мин)) жеткілікті интенсивтілігін қамтамасыз ету мүмкін болса, көміртегінің аса қиын тотығуын керекті концентрациясына дейін(0,06-0,08%) қарастырылмайды. Балқымада никельдің болуы, балқымада көміртегінің активтілігі жоғарылауына байланысты көміртегінің тотығуын жеңілдетеді. Балқыту периодының соңын қосқанда оттегімен үрлеу ұзақтығы, кіші немесе орташа сыйымдылықты пештер үшін 12-18 минут құрайды. Үрлеу соңында металлдың температурасы 1680-1740⁰С құрайды, металлдағы оттегі құрамы 0,070-0,080%. Интенсивті көміртексіздендіру периодында үрлеу кезінде шлак көбіктенеді және шлактың бір бөлігі пештен шлаковняға ағылады, яғни металлдың дефосфорациялануына жақсы септігін тигізеді. Үлгі ретінде үрлеудің соңындағы шлак құрамы, %: 38-42CaO; 10-15SiO₂; 20-30FeO; 10-12MgO;3-4MnO.

Аса төмен көміртекті тотықпайтын болаттарды өндіруде, тотығу периоды кезінде металлдағы көміртегі құрамын 0,01-0,02% дейін төмендету талап етіледі. Ол үшін үру ұзақтығы және оттегіні беру интенсивтілігін жоғарылатуға тура келеді. Терең көміртексіздендіру мұндай жағдайда темір күйігінің (шлактағы темір оксидінің құрамы 40-50%) көптігі және балқыту температурасы 1850⁰С дейін жоғарылауына алып келеді. Металлдағы оттегі құрамы 0,110-0,180% дейін жоғарылайды. Берілгендері бойынша теміркөміртекті балқымадағы никель құрамы және ваннаға оттегінің интенсивті берілуі, көміртексіздендірілу жылдамдығына және үрлеудің жалпы уақытына (1сур)айтарлықтай әсер етеді.

1сур. Темірникельді балқыманың көміртексіздендірілудің жүруіне никель құрамының әсері: 1 – 0.02-1.5%Ni; 2 – 13.9-16.7%Ni; 3 – 25-28%Ni; 4 – 13-15%Ni, оттегімен үрлеу интенствтілігі екі есе төмендеген: 0,6-0,8м³(т/мин).

Көміртектің қажетті мөлшерін алғаннан кейін балқымада оттегімен үру тоқтатылады, және тотықтырғыш шлак мүмкіндігінше пештен толығымен жүктеледі. Шлакты толық жүктеу қиындайды, себебі темірлі шлактар үрлеудің соңғы периодына дейін өте жоғары сұйық қозғалтқыштыққа ие болады.

Газ тәріздес оттегі жоқ фасонқұйғыш цехтарда жаңа шихтада тотықпайтын болат балқытуда көміртегінің тотығуы шлакқа отырғызылатын қатты тотықтырғыштармен жүзеге асырылады. Мұндай жағдайда қатты тотықтырғыштар порциямен және жақсы қыздырылған ванналарға енгізіледі. Тотығу периодының ұзақтығы 30 және одан көп минутқа көбейеді. Тотығу периодының соңында металл температурасы айтарлықтай төмен(1620-1650⁰С). Металлдағы оттегі құрамы айтарлықтай шегіне дейін көміртегінің соңғы құрамына тәуелді тербеледі. Газ тәріздес оттегіні қолданып, балқығанға қарағанда металдағы фосфор құрамы төмен. Қатты тотықтырғыштармен ғана көміртегіні тотықтыру кезінде металдағы көміртегі құрамы 0,08% кем етіп алу қиын. Сондықтан газ тәріздес оттегі қолданбайтын фасонқұйғыш цехтерда, балқытылатын тотықпайтын болаттың номенклатуралары құрамы салыстырмалы жоғары болаттармен шектелген.

Жаңа шихтада тотықпайтын болаттарды балқыту кзіндегі тотықсыздану периодының ерекшелігі – ол шлактың және металлдың жоғары тотықтырғыштығы (тотықсыздану периоды кезіндегі тотықтырғыш шлак қалдықтарының айтарлықтай үлкен көлемде шлакқа түсу салдарынан), сонымен қатар балқымаға шектелген уақытта үлкен көледе қиын бақығыш көміртексіз феррохром енгізу қажеттілігі және оның максимальді жоғары сіңіруге қол жеткізу.

Тотықтырғыш шлакты жүктегеннен кейін алюминиймен, кремниймен және марганецпен метиаллды қышқылсыздандырып, отырғызу жүгізіледі. Сонан соң пешке тотықсыздандырғыш шлакты(әктас және плавиковый шпат) балқыту үшін шлакты қоспаға отырғызылады. Бұл қоспадан тотықсыздандырғыш шлак және тотықтырғыш шлактан қалдық түзіледі. Қиын балқығыш төмен көміртекті феррохромды ваннамен жақсы сіңіру үшін, легірлеу үшін қажет феррохромды аралығы 10-20 минут сайын екі немесе үш порциямен пешке тиейді, ваннаны гребоктармен тұрақты араластырып отырады. Тотықсыздандырғыш периоды барысында шлакты форресилиций және алюминий ұнтақтармен қышқылсыздандырады. Балқытудың тотықсыздандырғыш периодында электродпен балқыманы көміртектендіру мүмкіндігін шектеу мақсатында жоғары екінші ретті кернеуді (трансформатор кернеуінің екінші деңгейі) қатысты қодана отырып ұзын доғада жұмыс істейді. Тотықсыздандырғыш периодының ұзақтығы 50-70 минут. Балқытуды шығару алдында алюминий кесектерімен металды соңғы рет қышқылсыздандырады және керек болса, титан металлымен легірлейді. Балқытудың тотықсыздандырғыш периодындағы ерекше төмен көміртекті болатқа (<0,03%көміртегі) шлакты және металды қышқылыздандыруға жұмсалған қышқылсыөдандырғыш шығыны ваннаның (кесекті алюминийдің соммарлы шығыны 4-5кг/т, адюминий ұнтағы 3-5 кг/т) өте жоғары тотықтырғыштығынан. Толығымен айтқанда, жаңа шихтада тотықпайтын болатты балқытудың экономикалық тұрғыда өндірістің өте үлкен көлемде ғана және тотықпайтын болат өндірісінің жаңа заманғы дуплекспроцесстерін игеру мүмкіндігі жоқ кәсіпорындардың ерекше төмен көміртекті болат өндірудің керектілігінен ақтауы мүмкін.

Жаңа шихтада тотықпайтын болаттарды балқытуды барлық жағдайда экономикалық жағынан да, техникалық жағынан да көптеген технологиялық қиындықтармен легірлеу бағасының өте жоғары болуынан тиімсіз болады (ұзақ балқыту, футеровканың тозуы, шығару кезінде және тотықсыздандырғыш периодында құйманы көміртексіздендірумен күресу шарасының қиындығы).

Глоссарии

Ерітінділерді белсендіргіш– интенсивті механикалық араластыру немесе еріген заттардың байланысу үрдісін тездету мақсатында ерітіндіні газбен үрлеу (мысалы, майсыздандыру), флотация және мөлшерленген қоспалар бөлімі.

Термодинамикалық белсенділік – ерітіндіден заттың бөлініп шығуға ұмтылу мөлшері.

Антрацит (грек тілінен antrakitis, anthrax – көмір) – жоғары дәрежелі қазып алынатын көмір.

Брак– металл өнімінің сапа көрсеткішінің техникалық құжатқа сәйкес келмеуі.

Вакуумдау– өзектер мен аппараттардан газды, буды атмосферадан төменгі қысымды алу мақсатында жою.

Вискозиметр – сұйықтық пен қорытпаның тұтқырлығын анықтайтын құрал.

Лом – қара және түсті металдар мен балқымадан жасалған бұйымдардың эксплуатациялық құндылығын жоғалтуы және пайдаға аспауы.

Пеш – технологиялық мақсатта немесе материалдың жылулық өңделуіне жылуалмасу мен жылугенерацияның өтуі, жылулық технологиялық құрылғы,

Блиц–тест