Ферроқорытпалар

>     Жеткілікті  шикіқұрамы бар пеш балқытуға  дайын. Пештік трансформатор жерге  қосуынан ажырату керек, балқытуға  рұқсат таңдалу керек, содан кейін  кернеу жіберуге болады.

     Балқытудың алдын-ала бағдарламаланған профилі таңдалады. Бағдарламада алдын-ала белгіленген аралықта әкеліген қуат автоматты түрде ауыстырылады. Пештің операторы толған пеште бірінші реттік доға пайда болған кезде қырағы және ықыласты болу керек, өйткені шикіқұрамға электрод бұрандасында бастапқы фаза кезінде бұзылған элекродтардың ауысу жиілігі жоғары болады. Электродтың бастапқы бұрандасынан кейін балқыту бағдарламасы электрод айналасындағы шикіқұрамды балқыту үшін үлкен мөлшерлі от алатын ұзын доғаны таңдайды. Бұл шикіқұрамның тез балқуын қамтамасыз етеді, әсіресе бүйір шілтерлермен (боковые горелки) және оттекті инжекторлармен.

     Балқытудың  әкелінген қуатына (электрлік және химиялық) тәуелділігінен шикіқұрамның биіктігі бірнеше минуттан кейін  төмендейді. Бұған сәйкес басқа екінші корзинаға салынған шикіқұрамның белгілі бөлігі пешке төгіліп қосылады. Екінші корзинаға салынған шикіқұрамның белгілі бөлігі төгіліп қосылғаннан кейін пештің операторы әкелінген қуатты индикатор ретінде қолдану керек. Егер шикіқұрам пешке көп салынып қойса, ол пештің үстінгі жағынан шығып тұрады. Бұл себептен пештің күмбезі бұрылмай орнына қойылмайды. Осыдан шикіқұрамды магнитпен алынбағанша жұмыстың тоқтатылады.

     Пешке екінші корзинаға салынған шикіқұрам  төгіліп қосылғаннан кейін трансформатор балқыту бағдарламасына сәйкес ұзын доғаны қайта пайдаланады. Әкелінген қуатынан және пештің жағдайынан тәуелділігінен шикіқұрам бірнеше минут ішінде балқытылады. Балқытудың белгілі қуатына жеткеннен кейін энергия беретін бағдарлама қысқа доғаны таңдайды. Бұл кезеде болаттың балқытылуы аздап тоқтатылу керек, ал балқыту астауы шығарылатын болаттың температурасына дейін қызу керек.

     Балқыту алдында болат маркасына байланысты металл құрамында қажетті көміртегі  болу үшін кокстық ұсақ-түйектерді үстіне себеді.

     Бұндай  шартта пештің операторы оттекпен үрлеуі температураның және электрлік доғаның  қуаттылығының жоғарлауына әсер ететіндігін ұғу керек. Шығарылатын  болаттың дәл және белгілі жоғары температураға жетуі үшін үрдісті  жақсы білу керек. Астаудағы жоғары температура фосфордың болатқа қарай қайта қозғалуына әкеледі және отқа төзімді материалдардың тозуына әкеледі (жылудың жоғалуы). Температураны дәл келтіру үшін жалпы қуат әкеліну керек. Жалпы қуат әкелінгенге дейін әр шикіқұрамның құрамы үшін белгілі қуат әкеліну керек.

     Шихатлық  қоспа балқытуға талапталған  энергияға әсер етеді. Шикіқұрамның тығыздығы үлкен болғанда шикіқұрам  ұзақ балқиды. Бұл белгілі шикіқұрамдық қоспаға талапталған балқытудың жиынтық қуатына әсер етеді.

     Балқытулар  арасында талапталған қуаттың өзгеруіне әкелетін бірнеше негізгі факторлар бар. Олар қысқаша төменде жазылған:

1. Балқытулар арасындағы тоқтатылуы. Бұл жағдайда пеш бос немесе толып тұруы мүмкін, бірақ өндірістік тоқталу себебінен балқыту жүрмейді. Пеш өте тез суылады және қайта балқыту басталғанда отқатөзімді материалдардың тозуы жоғарлайды. Қосымша энергияның пайдалануы тоқтатылуға байланысты. Егер тоқтатылуды болжамдаса, пешке әрқашанда шикіқұрамды толтырғаны жақсы, өйткені шикіқұрам шыққан жылуды пайдаланады.
2. Корзиналармен шикіқұрамдарды салынулар арасындағы тоқтатылуы. Корзиналарға салынған шикіқұрамдарды пешке төгу арасында пештің күмбезі ашық тұрады. Шикіқұрамды пешке дұрыс үймесе, жылу жоғала бастап, жоғалуы жоғара береді. Тоқтатылудың уақыт ұзақтығына байланысты қосымша қуат керек.
3. Балқытуға белгіленген уақыттан ұзақтығынан тоқтатылу. Егер болаттың құрамында көміртегі (С) немесе күкірт (S) жоғары болса, оны азайту үшін оған қосымша оттегі немесе әктас қосу керек. Бұл уақытқа және болаттың температурасын ұстап тұру үшін энергия жұмсалады.

      Пештің  операторы әртүрлі тоқтатылу  қосымша энергияның жұмсалуына және жұмыс уақытына әсер ететіндігін  ұғу керек.

      Тотығу  периоды 1540-1560°С температурада басталады. Көміртекті тотықтыру үшін оттекті  фурма арқылы оттегімен үрлеп  тотықтырады. Тотығу периоды 1630-1650°С температураға жетекенге дейін болады. Көміртексіздендіру уақыты болаттың белгілі маркасына байланысты жүргізіледі. 
 

      2.10 Қождың пайда болуы  және көпірлеуі 

     Пештің  қожы тотыққан өнімдерден, оксидтерден, пешке салынған шикіқұрамның кірінен және әктастан тұрады.

     Қож ерте пайда болу үшін әктас, көміртекта материалдар, окатыштар қосылады. Балқу  периоды кезінде әктастың жалпы  мөлшері бір тонна металлды шикіқұрамға 30-35 кг салынады.

     Қож құратын материалдардың ылғалдығы  ≤1,5%.

     Бірінші ретті қожды 1520-1540°С температурада жояды. Бұл температурада пештік қождың 60-70% жойылады.

      Шикіқұрам толық балқуына келер кезінде  тазарту үшін оттекпен үрлеу керек. Ол қождың пайда болуына әкеледі. Доға тұрақты жұмыс істеу үшін қождың пайда болуы өте маңызды.

      Көпірдің  деңгейін пішіндеулігін қамтамасыздандыру  үшін көміртегі және оттегі қождың ішінді үрленеді.

      Қождың  көпірлеуінің артықшылықтары:

     – астауға жылуөткізгіштігінің жақсаруы;

     – доғалық отталудан бүйір панелдердің қорғалуы;

     – доғаның тұрақты жоғарлауы. Доғаның кіруімен тоқтың кернеуінің және тербелуінің төмендеуі;

     – шудың төмендеуі;

     – азот жұтылудың төмендеуі.

     СО  көбікшелерінің пайда болған кезінде  астауда қож көтеріледі.

     Астауда көміртегінің мөлшері азайған кезде FeO деңгейі тым жоғарламау үшін үлкен  мөлшерде көміртегі қосылады. Тазалаудың соңғы кезеңінде көміртектің  артық мөлшерін жою үшін және FeO-ның қажетті деңгейін қамтамасыздандыру үшін қожға қосымша оттегі қосылады. Бұл фосфордың астауға қайта түспеуі үшін қажетті, егер FeO деңгейі тым төмен болса.

      Қождың  сұйықты қозғалысын тұрақтау үшін балтқытқыш шпат салынады. 

Кесте 3 – Қождың құрамы 

 
 

      2.11 Сынамаларды сұрыптау 

      Есептеу қорытындысы сынамаларды сұрыптау кезіндегі болу мүмкін және сынамаларды  сұрыптауы зертханалық құралдарды қолданып дайындық және анализ өткеннен кейінгі болуы мүмкін. Жыл сайын замандас болат балқыту үрдісінің уақыт циклі азайып отырады. Бұның себебі, әртүрлі мінездемелерді аз уақытта анықтау үшін жаңа технологиялар пайда болуы. Өндірісте қолданылатын әдістері сынамаларды сұрыптау кезінде үшін қолайлы. Олардың параметрлері:

– температура;

– оттегінің белсенділігі;

– химиялық құрам.

     Металлдың анализдерін анықтайтын барлық әдістер  үшін жалпы болуы, анализдің қорытындысы  металлургиялық үрдістің бақылаулығына  қолдану үшін сынамаларды сұрыптау біткеннен кейін анализдің қорытындысы 5 минут ішінде жасалыну керек. Егер анализдің қорытындысын алу үшін көп уақыт кетсе, анализдің қорытындысы жүріп жатқан үрдістің бақылауына қолдана алмайды. Ол тек тарих бетінде қалады.

     Сынамаларды сұрыптаудың жақсы әдістері келесі мінездемелерді көрсетеді:

     – сынама балқытудың бүкіл процесін ұсынады;

     – сынамаларды сұрыптау үрдісі механизмделуі мүмкін;

     – сынамаларды сұрыптауға дайындығы барлығы қарапайым, тез және механизмделуі мүмкін;

     – сынамаларды сұрыптаудың және анализ процедураларның жоғары сенімділігі және қайталануы;

     – сынамаларды сұрыптаудың жүрген жиынтығы+көліктеу+ дайындық+анализ+есептеу уақыты қысқа;

     – сынауларды сұрыптаудың жүрген жиынтығы+дайындық+сәйкес келетін анализ.

      2.11.1 Болаттың сынамаларын сұрыптау. Металлдың үлгілері үшін бір ретті сынамаларды сұрыптағыштар жалпы қолданылады.

     Болаттың  көміртегі мөлшерін сынамасын сұрыптауды шикіқұрамның 80-90% балқығаннан кейін  алады.

     Болаттың  толық химиялық анализ жасау үшін сынаманы сұрыптауды металлды шикіқұрамның 90-95% балқығаннан кейін алынады.

     Анализ  сынамаларды сұрыптағыштың оқтамалық  бөлігінен де, дисктік бөлігінен  де алуға болады. Көміртегі (C), күкірт (S) және азот (N) анализдарын алу үшін кесектерді оқтамалық бөлігінен  тез кесіледі және дисктік бөлігінің спектриялық анализ параллелді жүргізіледі.

     Пештегі балқыған металлдың ішіне кіргізіліп алынған сынамалардың анализ қорытындылары  қасық сынамалар сұрыптағыштармен немесе мысты пінішіні бар сынамаларды  сұрыптағыштармен алынған сынаулардың  анализ қортындыларымен ешқашанда толық сәйкес болмайды.

     Дағдылы болаттар үшін қоспалардың болуы  үлкен проблема емес. Құрамында өте  төмен көміртегі бар легірленген  болаттар үшін және тотқа қарсы тұрақты  болаттар үшін қоспалардың болуы  проблемалардың пайда болуы парасатты  мәні бар. Ластануды төмендететін әдістердің бірі – сынамаларды сұрыптауға арналған құрамы болатқа ұқсас қождық қалпақша қолданылады. Мысалы, тот басылмайтын болаттан жасалған сынамаларды сұрыптауға арналған тот баспайтын қалпақша.

     Сынамаларды сұрыптауы құралған тотықсыздырғышымен болу мүмкін немесе болмауы мүмкін. Алюминий (Al), титан (Ti) және цирконий (Zr) тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады.

     2.11.2 Температураны өлшеу. Температураны өлшеу үшін бір рет қолданылатын термопараны қолданады. ЭДС температураға айналады да, оператор дисплейінде көрсетіледі. Сынамалардың дәлдігі ±3ºС, құралдың өзіндік дәлдігі ±2ºС. Сынамаларды сұрыптағыштардың әдеттегі типі Pt - Pt10%Rh, ол 1760°С-ге дейін температураны өлшеу үшін жарамды. 1860ºС-ге дейін жоғары температураны өлшеу үшін Pt6%Rh - Pt13%Rh термопары қолданылады.

     Температура жазық астау шарты орындалып  жетпегенге дейін және/немесе балқытудың белгілі қуаты қолданбағанша  өлшеу жүргізілмеу керек.

     Егер  температура қолмен өлшенсе, оператор өте абайлы болу керек. Өйткені, ауыр шикіқұрам қабырға жабысып, шикіқұрамды массасы пешке кеш құлайды.

     2.11.3 Оттектің белсенділігін өлшеу.  Сынамаларды сұрыптағышта гальваникалық  элементтері (қатты электролитімен  және термопарасымен) бар. Гальваникалық  элементтің бір электроды тірек  ретінде болады, ал екіншісі электрод астаумен контактта болады. Элетродтар бір-бірімен электрлік контактта (ZrO₂-мен тұрақталған СаО қатты электролит) болады.

     Оттектің  белсенділігін өлшеуіне 12-15 минут  жұмсалады. 
 
 
 
 
 
 

     2.12 Балқыманы шығару 

     Металлды  шығаруға дейін 3-5 минут ішінде болат құятын қалып жақындатылу керек. Қалып металлдардың қалдықтарынан, қождан және 900-1000°С температураға дейін жақсы ысытылу керек. Металлды шығару алдында болаттың белгілі маркасына байланысты металлдың температурасы шамамен 1640-1650°С болу керек.

     Балқыманы пештен шығару алдында сұйық болаттың астауы қажетті жағдайға жету керек. Әдетте келесі шарттар орындалу керек:

– керекті температура және аса ысыту;

– дұрыс химиялық құрам;

– пеште қалатын үлкен емес көлемде қож.

     Қажетті температураға жетуі дайындалатын болаттың маркасына және басқа параметрлерге тәуелді, сонымен қоса пештің жағдайына, әсіресе металлды шығару тесігіне. Өйткені, металлды шығару тесігі үлкейе кезінде болаттың маркасын тәуелді қорытпалар қосылу керек, яғни сонымен бірге аса ысыту дәрежесі үлкейтілу керек.